Nanoparticules magnétiques: Progrès dans les thérapies ciblées et les technologies de diagnostic

Par Fouad Sabry

Nanoparticules magnétiques-Ce chapitre explore les concepts fondamentaux des nanoparticules magnétiques, leur synthèse et leurs propriétés, constituant ainsi la base de l’ouvrage.

Ferrite (aimant)-Une plongée en profondeur dans les nanoparticules magnétiques de ferrite, en se concentrant sur leur structure, leurs propriétés et leurs utilisations dans diverses technologies, notamment médicales.

Nanoparticules d’oxyde de cobalt-Comprendre les caractéristiques et les applications des nanoparticules d’oxyde de cobalt, en mettant l’accent sur leur potentiel dans les technologies électroniques et de stockage d’énergie.

Imagerie par particules magnétiques-Introduction à la technique émergente d’imagerie par particules magnétiques (IPM) et à son rôle prometteur dans le diagnostic et l’imagerie médicaux.

Particules Janus-Étude des particules Janus, aux propriétés de surface uniques, et de leurs applications importantes dans l’administration de médicaments et la catalyse.

Cuprospinel-Ce chapitre aborde les propriétés et les applications des nanoparticules de cuprospinel, en se concentrant sur leur utilisation dans le stockage magnétique et d’autres technologies.

Nanochimie-Explorant le monde fascinant de la nanochimie, ce chapitre relie la synthèse et les propriétés des nanoparticules à des applications concrètes dans divers secteurs.

Nanoparticule-Un aperçu approfondi des fondamentaux des nanoparticules, de leurs types et de leur rôle dans l’amélioration des performances des technologies modernes.

Nanofluide-Ce chapitre explique les propriétés des nanofluides et leurs applications cruciales dans les technologies de transfert de chaleur et d’efficacité énergétique.

Nanoparticule d’oxyde de fer-Ce chapitre explore les nanoparticules d’oxyde de fer et leurs propriétés magnétiques uniques, ainsi que leurs applications dans l’administration de médicaments, l’imagerie médicale, etc.

Transporteur magnétique ciblé-Ce chapitre explore le rôle des transporteurs magnétiques ciblés dans l’administration précise de médicaments et leur impact sur l’amélioration de l’efficacité des traitements.

Maghémite-Analyse des propriétés et des applications des nanoparticules de maghémite, notamment dans les capteurs et les technologies de stockage de données.

Filament magnétoélastique-Ce chapitre examine les filaments magnétoélastiques et leurs applications dans les capteurs, les récupérateurs d’énergie et les dispositifs médicaux.

Oxyde de fer-Ce chapitre explore les nanoparticules d’oxyde de fer et souligne leur polyvalence dans les applications médicales et industrielles, telles que l’IRM et la remédiation environnementale.

Nanoparticules fer-platine-Discussion sur les nanoparticules fer-platine, axée sur leurs propriétés magnétiques et leur potentiel pour le stockage de données et les dispositifs médicaux.

Oxyde de fer (II, III)-Ce chapitre traite des nanoparticules d’oxyde de fer (II, III), en mettant l’accent sur leurs utilisations en catalyse et dans les applications magnétiques avancées.

Magnétite-Présentation complète des nanoparticules de magnétite, de leurs propriétés et de leur utilisation dans les domaines environnemental, biomédical et industriel.

Nanoanneau magnétique-Ce chapitre présente les nanoanneaux magnétiques, explorant leurs propriétés uniques et leurs applications prometteuses pour le stockage de données et l’imagerie biomédicale.

Ferrofluide-Une analyse approfondie des ferrofluides, de leurs propriétés et de leur utilisation dans des applications telles que les haut-parleurs, les systèmes de refroidissement et l’administration ciblée de médicaments.

Magnétofection-Ce chapitre explore la magnétofection, en se concentrant sur son rôle dans le transfert de gènes et son potentiel pour les appli

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 20 mars 2025

Aperçu du livre

Chapitre 1 :Nanoparticules magnétiques

Les nanoparticules magnétiques, également appelées MNP, sont un type de nanoparticule qui peut être manipulé à l'aide de champs magnétiques. [Citation nécessaire] Ces particules se composent généralement de deux composants : un matériau magnétique, qui est généralement du fer, du nickel et du cobalt, et un composant chimique qui possède une fonctionnalité. Les nanoparticules ont un diamètre inférieur à un micromètre (généralement entre un et cent nanomètres), tandis que le diamètre des microbilles plus grosses varie d'un demi-micromètre à cinq cents micromètres. Les nanobilles magnétiques sont des amas de nanoparticules magnétiques d'un diamètre allant de cinquante à deux cents nanomètres. Ces nanobilles magnétiques sont constituées d'un certain nombre de nanoparticules magnétiques individuelles. Les grappes de nanoparticules magnétiques constituent une base pour l'assemblage magnétique ultérieur des nanoparticules magnétiques en nanochaînes magnétiques. Récemment, les nanoparticules magnétiques ont fait l'objet d'un nombre important de recherches en raison du fait qu'elles possèdent des propriétés souhaitables qui pourraient potentiellement être utilisées dans le domaine de la catalyse. Ces propriétés comprennent les catalyseurs à base de nanomatériaux, la biomédecine et le ciblage spécifique des tissus, les cristaux photoniques colloïdaux accordables magnétiquement, la microfluidique, l'imagerie par résonance magnétique, l'imagerie des particules magnétiques, le stockage de données, l'assainissement de l'environnement, les nanofluides, les filtres optiques, le capteur de défauts, le refroidissement magnétique et les capteurs de cations.

Lorsqu'il s'agit de nanoparticules magnétiques, la technique de synthèse et la structure chimique sont deux des facteurs les plus importants qui déterminent leurs capacités physiques et chimiques. Dans la majorité des cas, les particules ont une taille comprise entre 1 et 100 nanomètres et peuvent présenter un superparamagnétisme.

En termes de nanoparticules magnétiques, celles qui ont été les plus étudiées jusqu'à présent sont les nanoparticules de ferrite ou les nanoparticules d'oxyde de fer (oxydes de fer avec la structure cristalline de la maghémite ou de la magnétite). Dès que les particules de ferrite atteignent une taille inférieure à 128 nanomètres, elles se transforment en particules superparamagnétiques. Cela les empêche de s'agréger entre eux, car ils ne manifestent leur activité magnétique que lorsqu'un champ magnétique externe est appliqué. Grâce au regroupement contrôlé d'un certain nombre de nanoparticules superparamagnétiques individuelles en amas de nanoparticules superparamagnétiques, également connus sous le nom de nanobilles magnétiques, il est possible d'augmenter considérablement le moment magnétique des nanoparticules de ferrite. Suite à la désactivation du champ magnétique externe, la rémanence revient à sa valeur initiale de zéro. De la même manière que la surface des nanoparticules d'oxyde non magnétique est fréquemment modifiée par des tensioactifs, de la silice, des silicones ou des dérivés de l'acide phosphorique, la surface des nanoparticules de ferrite est fréquemment modifiée afin d'améliorer considérablement leur stabilité en solution.

Dans la plupart des cas, la surface d'une nanoparticule magnétique faite de maghémite ou de magnétite est plutôt inerte, et elle ne permet pas la formation de fortes connexions covalentes avec les molécules de fonctionnalisation. D'autre part, la réactivité des nanoparticules magnétiques peut être améliorée en déposant une couche de silice à la surface des particules. Grâce à la formation de connexions covalentes entre les molécules organo-silane et la coquille de silice, la coquille de silice peut être facilement modifiée avec une variété de groupes fonctionnels de surface. De plus, certaines molécules de colorant fluorescent sont capables de former des liaisons covalentes avec la coquille de silice fonctionnalisée.

Les amas de nanoparticules de ferrite, qui ont une distribution de taille limitée et sont composés de nanoparticules d'oxyde superparamagnétiques (environ 80 nanoparticules superparamagnétiques de maghémite par bille), recouvertes d'une coquille de silice, présentent divers avantages par rapport aux nanoparticules métalliques.

De plus, des nanoparticules magnétiques ont été recouvertes d'un polymère à empreinte moléculaire. Ce revêtement confère un aspect particulier de reconnaissance aux particules, ce qui leur permet d'être utilisées dans le but de capturer sélectivement les molécules d'intérêt.

En raison de l'augmentation du moment magnétique que possèdent les nanoparticules métalliques, elles peuvent être avantageuses pour certaines applications techniques. D'autre part, les oxydes dont la magnétite et la maghémite seraient avantageux pour des applications dans le domaine de la biomédecine. Une autre conséquence de cela est que, dans le même temps, les nanoparticules métalliques peuvent être rendues plus petites que leurs homologues oxydes. Les nanoparticules métalliques, en revanche, ont l'inconvénient important d'être pyrophoriques et de réagir aux produits chimiques oxydants à des degrés divers. Cela constitue un inconvénient important. Cela rend non seulement leur manipulation plus complexe, mais cela leur permet également d'avoir des réactions secondaires indésirables, ce qui les rend moins adaptés à une utilisation dans les applications de soins de santé. De plus, la création de colloïdes pour les particules métalliques est une tâche beaucoup plus difficile.

Afin de passiver le noyau métallique des nanoparticules magnétiques, l'oxydation modérée, les tensioactifs, les polymères et les métaux précieux sont tous des options viables. La formation d'une couche de CoO anti-ferromagnétique à la surface de la nanoparticule de Co se produit lorsque les nanoparticules sont exposées à un environnement d'oxygène. L'effet de biais de synthèse et d'échange dans ces nanoparticules de coquille Co core CoO avec une coquille externe en or a fait l'objet de recherches qui ont été menées dans les développements récents.

Des développements récents ont conduit à la synthèse de nanoparticules composées d'un noyau magnétique composé de fer élémentaire ou de cobalt et d'une coquille non réactive en graphène. Par rapport à la ferrite ou aux nanoparticules élémentaires, les avantages suivants sont présents :

De plus, des nanoparticules magnétiques ont été recouvertes d'un polymère à empreinte moléculaire. Ce revêtement confère un aspect particulier de reconnaissance aux particules, ce qui leur permet d'être utilisées dans le but de capturer sélectivement les molécules d'intérêt.

Il existe plusieurs approches différentes pour la création de nanoparticules magnétiques.

La synthèse d'oxydes de fer (Fe3O4 ou γ-Fe2O3) à partir de solutions aqueuses de sels Fe2+/Fe3+ peut être réalisée par le processus de co-précipitation, qui est une méthode simple et pratique. Pour cela, une base est ajoutée dans des conditions inertes.

soit à température ambiante, soit à une température supérieure à la température ambiante. Les types de sels utilisés (tels que les chlorures, les sulfates et les nitrates), le rapport Fe2+/Fe3+, la température de réaction, la valeur du pH et la force ionique du milieu, ainsi que le taux de mélange avec la solution de base utilisée pour provoquer la précipitation jouent tous un rôle important dans la détermination de la taille, de la forme, de la  et la composition des nanoparticules magnétiques. Dans le but de produire des nanoparticules de ferrite avec des tailles et des caractéristiques magnétiques régulées, la méthode de co-précipitation a été largement utilisée. Il a été affirmé qu'un large éventail de configurations expérimentales peut être utilisé pour promouvoir la co-précipitation continue et à grande échelle de particules magnétiques par le phénomène de mélange rapide. Récemment, un susceptomètre magnétique AC intégré a été utilisé pour détecter le taux de croissance des nanoparticules magnétiques en temps réel pendant la précipitation des nanoparticules de magnétite. Cette mesure a été effectuée dans la zone de mélange des réactifs.

La décomposition thermique des composés organométalliques alcalins dans des solvants organiques à haut point d'ébullition contenant des tensioactifs stabilisants est une méthode qui peut être utilisée pour réaliser la synthèse de nanocristaux magnétiques de tailles inférieures.

Grâce au processus de décomposition thermique, la création de nanoparticules magnétiques peut être considérablement accélérée grâce à l'utilisation de la chimie des micro-ondes. Dans le but de produire simultanément des nanoparticules magnétiques et de les fonctionnaliser avec du glutaraldéhyde, Sullivan et ses collègues ont créé une approche micro-ondes qui ne nécessite qu'un seul pot pour effectuer ces deux tâches. Une nanoparticule magnétique préparée pour être utilisée dans des applications biologiques est en cours de