مطالعه برون‌تنی نانوذرات GdF3:Bi سنتز شده به روش هیدروترمال به عنوان ماده حاجب دوگانه (MRI-CT)
محورهای موضوعی : بیوموادمحمد عباسی 1 , رضا احمدی 2 , امیرحسین مغنیان 3 , اعظم جنتی اصفهانی 4
1 - گروه مهندسی مواد دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)
2 - گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و معندسی، دانشگاه بین الملل امام خمینی (ره)، قزوین، ایران
3 - مهندسی و علم مواد، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین
4 - دانشگاه علوم پزشکی قزوین
کلید واژه: نانوذرات مغناطیسی, پلی اتیلن گلیکول, سورفکتانت, MRI, CT Scan,
چکیده مقاله :
در این پژوهش نانوذرات گادلنیوم فلوراید (GdF3) دوپ شده با بیسموت (Bi) به روش هیدروترمال سنتز شد و تاثیر دما و مدت زمان فرآیند و همچنین غلظت NH4F (تنظیم کننده pH) مطالعه شد. برای این منظور از پلی اتیلن گلیکول به عنوان سورفکتانت در فرآیند سنتز نانوذرات GdF3:Bi استفاده شد. شناسایی فازها با طیف‌سنجی پراش اشعه ایکس (XRD)، تصویربرداری میکروسکوپی با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و آنالیز عنصری با طیف‌سنجی پراش انرژی اشعه ایکس (EDS) انجام گرفت. بررسی خواص کنتراست‌زایی نمونه‌ی مطلوب از طریق تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) و توموگرافی کامپیوتری (CT) در شرایط برون‌تنی انجام گرفت. نمونه‌ی تولید شده در دمای °C180، طی مدت زمان 6 ساعت و با غلظت دو برابر ضریب استوکیومتری NH4F با داشتن مورفولوژی مکعبی، اندازه ذرات کمتر از nm 100 و یکنواختی توزیع عناصر مطلوب‌ترین نمونه بوده و بررسی کنتراست‌زایی در حالت برون‌تنی نشان داد که این نانوذرات در تصویربرداری CT یک کنتراست‌زای مثبت عالی است و در تصاویر MRI نیز غلظت‌های 5/22 تا 180 میلی مولار آن کنتراست بالایی ایجاد می‌کند. به طور خلاصه می‌توان نتیجه گرفت، دوپ کردن Bi با GdF3 موفقیت‌آمیز بوده است و می‌توان از این نانوذرات به عنوان یک ماده حاجب در تصویربرداری دوگانه MRI-CT استفاده کرد.
In the present study, the Bismuth doped GdF3 nanoparticles were synthesized via the hydrothermal method and the effect of temperature, time and NH4F concentration was investigated. The Poly Ethylene Glycol was used as the surfactant. The phases characterization was inducted via XRD, FE-SEM and EDS techniques. The in vitro investigation of the samples as the contast agents were performed using MR and CT imaging. the sample synthesized at 180 oC,, 6 hours and the NH4F concentration twice the Stoichiometric concentration that had the semi spherical structure with mean size lower than 100 nm was the suitable sample and the in vitro studies show that the particles act as an excellent CT contrast agent and also as an effective MRI contrast agent at concentrations between 22.5 and 180 mM. Briefly, The use of Bismuth dopant ant GdF3 nanoparticles was successfully performed and The particles can used as the potential MRI-CT contrast agents.
[1] W. Mulder, G. Strijkers, G. vanTilborg, D. P. Cormode, Z. A. Fayad & K. Nicolay, "Nanoparticulate assemblies of amphiphiles and diagnostically active materials for multimodality imaging", Accounts of chemical research, vol. 42, pp. 904-914, 2009.
[2] R. A. Sperling, P. R. Gil, F. Zhang, M. Zenella & W. J. Parak, "Biological applications of gold nanoparticles", Chemical Society Reviews, vol. 37, pp. 1896-1908, 2008.
[3] J. Gao, H. Gu & B. Xu, "Multifunctional magnetic nanoparticles: design, synthesis, and biomedical applications", Accounts of chemical research, vol. 42, pp. 1097-1107, 2009.
[4] J. Zhu, Y. Lu, Y. Li, J. Jiang, L. Cheng, Z. Liu, L. Guo, Y. Pan & H. Gu, "Synthesis of Au–Fe 3 O 4 heterostructured nanoparticles for in vivo computed tomography and magnetic resonance dual model imaging", Nanoscale, vol. 6, pp. 199-202, 2014.
[5] G. Huang, J. Hu, H. Zhang, Z. Zhou, X. Chi & J. Gao, G. "Highly magnetic iron carbide nanoparticles as effective T2 contrast agents", Nanoscale, vol. 6, pp. 726-730, 2014.
[6] J. M. K. M. Fitcher, W. J. Chu & T. M. Reineke, "Polymer beacons for luminescence and magnetic resonance imaging of DNA delivery", Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 106, pp. 16913-16918, 2009.
[7] W. Kong, W. Lee, Z. Cui, K. Bae, T. Park, J. Kim, K. Park & S. Seo, "Nanoparticulate carrier containing water-insoluble iodinated oil as a multifunctional contrast agent for computed tomography imaging", Biomaterials, vol. 28, pp. 5555-5561, 2007.
[8] K. DeKrafft , Z. Xie, G. Cao, S. Tran, L. Ma, O. Zhou & W. Lin, "Iodinated nanoscale coordination polymers as potential contrast agents for computed tomography", Angewandte Chemie, vol. 121, pp. 10085-10088, 2009.
[9] O. Rabin, J. Manuel, J. Grimm, G. Wojtkiewicz & R. Weissleder, "An X-ray computed tomography imaging agent based on longcirculating bismuth sulphide nanoparticles", Nature Materials, vol. 5, pp. 118-122.
[10] D. Kim, S. Park, J. Lee, Y. Jeong & S. Jon, "Antibiofouling polymer-coated gold nanoparticles as a contrast agent for in vivo X-ray computed tomography imaging"t Journal of the American Chemical Society, vol. 129, pp. 7661-7665, 2007.
[11] L. K. McEvoy, C. F. Notestine, J. C. Roddey, D. J. Hogler, D. Holland, D. S. Karow, C. J. Pung, J. B. Brewer & A. M. Dale, "Alzheimer disease: quantitative structural neuroimaging for detection and prediction of clinical and structural changes in mild cognitive impairment", Radiology, vol. 251, pp. 195-205, 2009.
[12] P. Padmanabhan, A. Kumar, K. Sundramurthy & R. K. Chaudhary, "Nanoparticles in practice for molecular-imaging applications: An overview", Acta biomaterialia, vol. 41, pp. 1-16, 2016.
[13] R. E. Hendrick & E. M. Haacke, "Basic physics of MR contrast agents and maximization of image contrast", Journal of Magnetic Resonance Imaging, vol. 3, pp. 137-148, 1993.
[14] ر. احمدی و م. شاعری، "تولید و کاربرد نانوذرات اکسید آهن با پوشش یددار برای تصویربرداری پزشکی دوگانه CT-MRI "، نانو مواد، دوره 9، صفحه 121-129، 1396.
[15] Y. Huh, Y. Jun, H. Song, S. Yoon, J. Shin, J. Suh & J. Cheon, "In vivo magnetic resonance detection of cancer by using multifunctional magnetic nanocrystals", Journal of the American Chemical Society, vol. 127, pp. 12387-12391, 2005.
[16] Y. Lim, M. Cho, B. Choi, J. Lee & B. Chung, "Paramagnetic gold nanostructures for dual modal bioimaging and phototherapy of cancer cells", Chemical communications, vol. 40, pp. 4930-4932, 2008.
[17] P. J. Debouttière, S. Roux, F. Vocanson, C. Billotey, O. Beuf, A. Favre-Réguillon, Y. Lin, S. Pellet-Rostaing, R. Lamartine, P. Perriat & O. Tillement, "Design of gold nanoparticles for magnetic resonance imaging", Advanced Functional Materials, vol. 16, pp. 2330-2339, 2006.
[18] C. Alric, J. Taleb, G. Duc, C. Mandon & O. Tillement, "Gadolinium chelate coated gold nanoparticles as contrast agents for both X-ray computed tomography and magnetic resonance imaging", Journal of the American Chemical Society, vol. 130, pp. 5908-5915, 2008.
[19] U. Jeong, X. Teng, Y. Wang, H. Yang & Y. Xia, "Superparamagnetic colloids: controlled synthesis and niche applications.", Advanced Materials, vol. 19, pp. 33-60, 2007.
[20] E. Taboada, R. Solans, E. Rudrigues & R. Weissleder, "Supercritical‐fluid‐assisted one‐pot synthesis of biocompatible core (γ‐Fe2O3)/shell (SiO2) nanoparticles as high relaxivity T2‐contrast agents for magnetic resonance imaging", Advanced Functional Materials, vol. 19, pp. 2319-2324, 2009.
[21] H. B. Na, I. C. Song & T. Hyeon, "Inorganic nanoparticles for MRI contrast agents". Advanced materials, vol. 21, pp. 2133-2148, 2009.
[22] B. A. Moffat, G. R. Reddy, P. McConville, D. E. Hall, T. L. Chenevert, R. R. Kopelman, M. Philbert, R. Weissleder, A. Rehemtulla & B. Ross, "A novel polyacrylamide magnetic nanoparticle contrast agent for molecular imaging using MRI", Molecular imaging, vol. 2, pp. 324-332, 2003.
[23] X. Shi, S. Wang, S. D. Swanson, S. Ge, Z. Cao, M. E. Van Antwerp, K. J. Landmark & J. R. Baker, "Dendrimer‐functionalized shell‐crosslinked iron oxide nanoparticles for in‐vivo magnetic resonance imaging of tumors", Advanced materials, vol. 20, pp. 1671-1678, 2008.
[24] U. L. Tromsdorf, N. Bigall, M. G. Gaul, G. Adam & H. Weller, "Size and surface effects on the MRI relaxivity of manganese ferrite nanoparticle contrast agents", Nano letters, vol. 7, pp. 2422-2427, 2007.
[25] P. Wu, C. Su, F. Cheng, J. Weng, J. Chen & D. Shieh, "Modularly assembled magnetite nanoparticles enhance in vivo targeting for magnetic resonance cancer imaging", Bioconjugate chemistry, vol. 19, pp. 1972-1979, 2008.
[26] C. Su, H. Sheu, C. Lin, C. Huang, Y. Lo, J. Chen & C. Yeh, "Nanoshell magnetic resonance imaging contrast agents", Journal of the American Chemical Society, vol. 129, pp. 2139-2146, 2007.
[27] C. A. S. Regino, S. Wallbridge, M. Bernardo P. L. Choyke & M. W. Brechbiel, "A dual CT‐MR dendrimer contrast agent as a surrogate marker for convection‐enhanced delivery of intracerebral macromolecular therapeutic agents", Contrast media & molecular imaging, vol. 3, pp. 2-8, 2008.
[28] J. Ziyang J, P. Hongsia, C. Wenhui & Y. Fabiao, "A novel multifunctional carrier with magnetic-NIR luminescent-microwave heating characteristics for drug delivery", Journal of Drug Delivery Science and Technology, vol. 79, pp. 104106, 2023.
[29] M. Wiart, C. Tavakoli, V. Hubert, I. Hristovsk, C. Dumot, S. Parol, F. Leroug, F. Chauveau, E. Canet-Soulas, O. Pascual, D. P. Cormod, E. Brun & H. Elleaum, "Use of metal-based contrast agents for in vivo MR and CT imaging of phagocytic cells in neurological pathologies", Journal of Neuroscience Methods, vol. 383, pp. 109729, 2023.
[30] L. Dan, & L. Qing, "An innovative and facile strategy to construct GdF3:Eu3+@Void@SiO2 nanowire-in-nanotube structured nanofibers with photoluminescence-magnetism Bi-functionality", Journal of Luminescence, vol. 249, pp. 119040, 2022.
[31] W. Shi, S. Song & H. Zhang, "Hydrothermal synthetic strategies of inorganic semiconducting nanostructures", Chemical Society Reviews, vol. 42, pp. 5714-5743, 2013.
[32] H. Elhendawi, R. M. Felfel, M. Bothaina & F. M. Reicha, "Effect of synthesis temperature on the crystallization and growth of in situ prepared nanohydroxyapatite in chitosan matrix", International Scholarly Research Notices, vol. 2014, pp. 1-8, 2014.
[33] Z. Xiaoting, T. Hayakawa, M. Nogami & Y. Ishikawa, "Selective Synthesis and Luminescence Properties of Nanocrystalline GdF3: Eu 3+ with Hexagonal and Orthorhombic Structures", Journal of Nanomaterials, vol. 2010, pp. 1-7, 2010.
[34] T. Furuzono, D. Walsh, K. Sato, K. Sonoda & J. Tanaka, "Effect of reaction temperature on the morphology and size of hydroxyapatite nanoparticles in an emulsion system". Journal of Materials Science Letters, vol. 20, pp. 111-114, 2001.
[35] R. Kumar, K. H. Prakash, P. Cheang & K. A. Khor, "Temperature driven morphological changes of chemically precipitated hydroxyapatite nanoparticles", Langmuir, vol. 20, pp. 5196-5200, 2004.
[36] C. Kothapalli, M. Wei, A. Vasiliev & M. T. Shaw, "Influence of temperature and concentration on the sintering behavior and mechanical properties of hydroxyapatite". Acta Materialia, vol. 52, pp. 5655-5663, 2004.
[37] Y. Li, Y. Wang, X. Zhou, K. Zheng, Y. Sheng & H. Zou, "Controlled synthesis and luminescence properties of GdF 3 with different crystalline phases and morphologies", CrystEngComm, vol. 19, pp. 1517-1527, 2017.
[38] ه، عربی، ن. خلیلی مقدم و ح. شیرین زاده، "مطالعه تأثیر مقدار pH بر روی خواص ساختاری و مغناطیسی نانوذرات فریت‌منیزیم"، پژوهش سیستم‌های بس‌ذره‌ای، دوره 1، صفحه 9-20، 1390.
[39] H. Chen, Y. Gao, Y. Liu & H Luo, "Hydrothermal synthesis of ytterbium silicate nanoparticles", Inorganic chemistry, vol. 49, pp. 1942-1946, 2010.
[40] T. Sato, S. Kiwamu, A. Keiko & H. Toshihiko, "Effect of pH on Hydrothermal Synthesis of γ-Al2O3 Nanoparticles at 673 K", Chemistry letters, vol. 37, pp. 242-243, 2008.
[41] J. V. Williams,C. N. Adams, N. A. Kotov & P. E. Savage, "Hydrothermal synthesis of CdSe nanoparticles", Industrial & engineering chemistry research, vol. 46, pp. 4358-4362, 2007.
[42] R. Sardar, & J. S. Shumaker-Parry, "Spectroscopic and microscopic investigation of gold nanoparticle formation: ligand and temperature effects on rate and particle size", Journal of the American Chemical Society, Vol. 133, pp. 8179-8190, 2011.
[43] D. Chen, P. Huang, Y. Yu, F. Huang, A. Yang & Y. Wang, "Dopant-induced phase transition: a new strategy of synthesizing hexagonal upconversion NaYF4 at low temperature", Chemical Communications, vol. 47, pp. 5801-5803, 2011.
[44] D. Yang, X. Kang, M. Shang, G. Li, C. Peng, C. Li & J. Lin, "Size and shape controllable synthesis and luminescent properties of BaGdF5: Ce3+/Ln3+ (Ln= Sm, Dy, Eu, Tb) nano/submicrocrystals by a facile hydrothermal process", Nanoscale, vol. 3, pp. 2589-2595, 2011.
[45] G. Amin, M. H. Asif, A. Zainelabedin, S. Zaman, O. Nur & M. Willander, "Influence of pH, precursor concentration, growth time, and temperature on the morphology of ZnO nanostructures grown by the hydrothermal method", Journal of Nanomaterials, vol. 2011, pp. 1-9, 2011.
[46] X. Shi, K. Gao, S. Xiong & R. Gao, "Multifunctional transferrin encapsulated GdF3 nanoparticles for sentinel lymph node and tumor imaging", Bioconjugate Chemistry, vol. 31, pp. 2576-2584, 2020.
فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال هفدهم – شماره چهارم – زمستان 1402 (شماره پیاپی 67)، صص. 17-28 | ||
| فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد ma.iaumajlesi.ac.ir |
|
مطالعه برون‌تنی نانوذرات GdF3:Bi سنتز شده به روش هیدروترمال به عنوان ماده حاجب دوگانه (MRI-CT)
مقاله پژوهشی |
1- دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.
2- استادیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.
3- دانشیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.
4- استادیار، دانشکده پیراپزشکی دانشگاه علوم پزشکی قزوین، قزوین، ایران.
* re.ahmadi@eng.ikiu.ac.ir
اطلاعات مقاله |
| چکیده |
دریافت: 30/07/1401 پذیرش: 26/01/1402 | در این پژوهش نانوذرات گادولینیم فلوراید (GdF3) دوپ شده با بیسموت (Bi) به روش هیدروترمال سنتز شد و تأثیر دما و مدت‌زمان فرآیند و همچنین غلظت NH4F (تنظیم‌کننده pH) مطالعه شد. برای این منظور از پلی‌اتیلن گلیکول به عنوان سورفکتانت در فرآیند سنتز نانوذرات GdF3:Bi استفاده شد. شناسایی فازها با طیف‌سنجی پراش اشعه ایکس (XRD)، تصویربرداری میکروسکوپی با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و آنالیز عنصری با طیف‌سنجی پراش انرژی اشعه ایکس (EDS) انجام گرفت. بررسی خواص کنتراست‌زایی نمونه‌ی مطلوب از طریق تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) و توموگرافی کامپیوتری (CT) در شرایط برون‌تنی انجام گرفت. نمونه‌ی تولید شده در دمای °C180، طی مدت‌زمان 6 ساعت و با غلظت دو برابر ضریب استوکیومتری NH4F با داشتن مورفولوژی شبه کروی، اندازه ذرات کمتر از nm 100 و یکنواختی توزیع عناصر مطلوب‌ترین نمونه بوده و بررسی کنتراست‌زایی در حالت برون‌تنی نشان داد که این نانوذرات در تصویربرداری CT یک کنتراست‌زای مثبت عالی است و در تصاویر MRI نیز غلظت‌های 5/22 تا 180 میلی مولار آن کنتراست بالایی ایجاد می‌کند. به‌طور خلاصه می‌توان نتیجه گرفت، دوپ کردن Bi با GdF3 موفقیت‌آمیز بوده است و می‌توان از این نانوذرات به عنوان یک ماده حاجب در تصویربرداری دوگانه MRI-CT استفاده کرد. | |
کلید واژگان: نانوذرات مغناطیسی گادولینیم فلوراید سورفکتانت پلی‌اتیلن گلیکول MRI، CT Scan. |
|
In Vitro Investigation of the GdF3:Bi Nanoparticles Synthesized via Hydrothermal Method as the Dual MRI-CT Contrast Agent
Mohammad Abbasi1, Reza Ahmadi2*, AmirHossein Moghanian3, Azam Janati Esfahani4
1- MSc Student, Department of Materials Engineering and Metallurgy, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2- Assistant Professor, Department of Materials Engineering and Metallurgy, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
3- Associate Professor, Department of Materials Engineering and Metallurgy, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
4- Assistant Professor, School of Paramedical Sciences, Qazvin University of Medical Sciences, Qazvin, Iran.
* re.ahmadi@eng.ikiu.ac.ir
Abstract |
| Article Information |
In the present study, the Bismuth doped GdF3 nanoparticles were synthesized via the hydrothermal method and the effect of temperature, time and NH4F concentration was investigated. The Poly Ethylene Glycol was used as the surfactant. The phases characterization was inducted via XRD, FE-SEM and EDS techniques. The in vitro investigation of the samples as the contast agents were performed using MR and CT imaging. The sample synthesized at 180 oC, 6 hours and the NH4F concentration twice the stoichiometric concentration that had the semi spherical structure with mean size lower than 100 nm was the suitable sample and the in vitro studies show that the particles act as an excellent CT contrast agent and also as an effective MRI contrast agent at concentrations between 22.5 and 180 mM. Briefly, The use of Bismuth dopant ant GdF3 nanoparticles was successfully performed and The particles can used as the potential MRI-CT contrast agents. | Original Research Paper | |
| Keywords: Magnetic Nanoparticles Gadolinium Fluoride Surfactant Polyethylene Glycol MRI, CT Scan |
1- مقدمه
اخیراً نانومواد پیشرفت‌های قابل‌توجهی در زمینه‌ی تشخیص و درمان بیماری‌ها به ارمغان آورده است [1-5]. به‌ویژه، در حوزه‌ی تصویربرداری پزشکی با مهندسی نانو مواد حاجب نه‌تنها برای تشخیص محل بیماری کاربرد دارد بلکه می‌توان در مقیاس مولکولی روند درمان را نیز بررسی کرد [6]. می‌توان تصور کرد یک عامل برای ایجاد کنتراست در چندین روش تصویربرداری برای ارائه اطلاعات تشخیصی جامع‌تر و پویایی پیشرفت بیماری ارزش زیادی دارد.
توموگرافی کامپیوتری (CT) یکی از رایج‌ترین روش‌های تصویربرداری پزشکی است که اطلاعات توموگرافی سه بعدی با وضوح بالا از ساختار آناتومیک را بر اساس جذب افتراقی اشعه ایکس از بافت‌ها و ضایعه ارائه می‌دهد. محلول‌های بر پایه ید، طلا و باریم با ضریب جذب پرتوایکس بالا دهه‌هاست به عنوان ماده حاجب برای افزایش کنتراست CT استفاده می‌شوند [7-8]. مواد حاجب CT بر پایه‌ی نانوذرات Bi2S3 پوشش داده شده با پلیمر و نانوذرات طلا با پوشش پلی‌اتیلن گلیکول با زیست سازگاری و کنتراست‌زایی بالاتر تولید شده است [9-10]. از طرفی تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) برای ارائه جزییات بهتر بافت نرم و اطلاعات عملکردی ضایعات شناخته شده است [11-12].
وجود هفت الکترون جفت نشده در لایه ظرفیت گادولینیم و نیز زمان استراحت اسپین الکترونی کوتاه آن باعث تغییر شدید در زمان استراحت پروتون هسته هیدروژن می‌شود که بخش زیادی از مولکول‌های آب و چربی موجود در بافت‌های مختلف بدن را تشکیل می‌دهد؛ بنابراین کنتراست و کیفیت تصویر MRI در مناطق تجمع نانو ذرات در بافت‌هایی که آب و چربی زیادی دارند افزایش می‌یابد [13]. بسته به چگونگی تغییر زمان استراحت هسته پروتون هیدروژن مواد حاجب به دو دسته مثبت و منفی تقسیم می‌شوند؛ شامل مواد کنتراست T1 مبتنی بر پایه نانوذرات پارامغناطیس گادولینیم (مثبت) و مواد کنتراست T2 بر پایه نانوذرات سوپرپارامغناطیس اکسید آهن (منفی) [14-18].
طیف گسترده‌ای از نانوذرات مبتنی بر اکسید آهن با اندازه هیدرودینامیکی و تغییر سطحی مختلف مانند SiO2، دکستران، پلی گلوتامیک اسید و پلی‌اتیلن گلیکول توسعه یافته‌اند [19-24]. نشان داده شده است که هم توزیع اندازه ذرات و هم تغییرات سطحی ممکن است بر توزیع زیستی و کنتراست MRI تأثیر بگذارد [25-26]. علی‌رغم اینکه، CT و MRI روش‌های ضروری تصویربرداری پزشکی هستند تنها چند ماده حاجب با اثر کنتراست تصویربرداری دوگانه ساخته شده‌اند که برخی از ترکیبات گادولینیم از آن جمله‌اند [18 و 27]. در پژوهش‌های اخیر از نانوساختارهای بر پایه GdF3 برای کاربردهای تصویربرداری پزشکی به‌ویژه بررسی امکان تصویربرداری دوگانه CT-MRI استفاده شده است [28-30]. در پژوهشی که برای ایجاد خواص نورتابی نانوذرات GdF3 از آلایش با یوروپیم استفاده شد، نانوذرات با استفاده از پوشش SiO2 پایدار شدند تا رسوب ناخواسته به حداقل برسد. این نانوذرات ویژگی‌های مغناطیسی- نورتابی مطلوبی نشان دادند که برای کاربردهای درمانی و دارورسانی مناسب هستند [31]. برای دستیابی به زیست سازگاری و کاربرد عملی قابل‌قبول، عموماً این نانوساختارها از طریق روش‌های پیچیده و مراحل تکمیلی ساخته می‌شوند. در نتیجه، ساده کردن تهیه‌ی ماده کنتراست دوگانه هنوز یک چالش باقی مانده است.
روش هیدروترمال به دلیل سادگی و مقرون‌به‌صرفه بودن در تولید مواد پیشرفته و ترکیبات با خلوص بالا تحت شرایط کنترل شده بسیار رایج است [32]. در این پژوهش با هدف ساخت یک ماده‌ی حاجب دوگانه نانوذرات GdF3 دوپ شده با Bi از طریق سنتز هیدروترمال تحت شرایط دما، زمان و غلظت NH4F مختلف تولید شدند و خواص کنتراست‌زایی نمونه منتخب در شرایط برون‌تنی برای تصویربرداری CT و MRI بررسی شد.
2- مواد و روش تحقیق
در پژوهش حاضر GdCl3.6H2O (Sigma Aldrich، گرید آزمایشگاهی 99%) و Bi(NO3)3.5H2O (Merck، گرید آزمایشگاهی 99%) به ترتیب به‌عنوان منبع یون فلزی گادولینیم (Gd3+) و بیسموت (Bi3+) مورد استفاده قرار گرفت. از اتیلن گلیکول (Merck، %99) و آب مقطر به عنوان حلال و از پلی‌اتیلن گلیکول (Merck، MV=4000) به عنوان سورفکتانت استفاده شد. NH4F (Merck، ≥%98) نیز واکنش‌دهنده غیرفلزی فرآیند سنتز بود.
برای تولید نانوذرات ابتدا 3 محلول مجزا تهیه شد. محلول اول شامل مخلوط mL 30 اتیلن گلیکول و g 2/1 سورفکتانت پلی‌اتیلن گلیکول تا به دست آمدن مایع شفاف در دمای محیط همزده شدند. منابع فلزی g 6/0 GdCl3.6H2O و g 04/0 Bi(NO3)3.5H2O در mL 10 آب مقطر حل شده و به محلول اول اضافه شد. سپس mL 20 اتیلن گلیکول حاوی مقدار معین NH4F به آرامی در داخل محلول اضافه شد و پس از 30 دقیقه همزدن در دمای محیط، محلول همگن شده‌ی نهایی حاصل شد. بعد از اندازه‌گیری pH محلول به اتوکلاو منتقل شده و سنتز در دماهای 120، 140، 160 و 180 درجه سانتی‌گراد انجام گرفت. پس از اتمام فرآیند اتوکلاو به آرامی تا دمای محیط خنک و نانوذرات حاصله توسط سانتریفیوژ جداسازی و چند بار با آب مقطر شسته و سپس در دمای °C60 به مدت 24 ساعت خشک شدند.
برای مطالعه تأثیر دما و مدت‌زمان سنتز و همچنین تأثیر غلظت عامل بازی NH4F روی فازهای حاصل، مورفولوژی و اندازه ذرات و سایر مشخصه‌های نانوذرات 8 نمونه پودری طبق فرآیند ذکر شده در بالا تولید شد. شرایط تولید هر نمونه در جدول 1 آورده شده است. الگوی پراش اشعه ایکس (XRD) نانوذرات با استفاده از دستگاه X’pert PRO MPD ساخت کشور هلند با لامپ کاتدی مس تهیه و با نرم‌افزار X’pert High Score Plus تفسیر شد. برای مشاهده مورفولوژی، تعیین اندازه ذرات و آنالیز عنصری از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) مدل TeScan-Mira III ساخت کشور چک مجهز به سیستم آنالیز پراش انرژی اشعه ایکس (EDS) استفاده شد. خاصیت کنتراست‌زایی نانوذرات منتخب با تصویربرداری CT (مدل Somatom Emotion 1.5 tesla ساخت شرکت Siemens) صورت گرفت. تصویربرداری CT با ولتاژ کاری KV 110 و جریان mA 25 انجام شد. بررسی تصاویر وزن دهی شده T1 و T2 نیز با تصویربرداری MRI (مدل Prisma 3tesla ساخت شرکت Siemens) انجام گرفت. برای تصاویر وزن دهی شده T1 زمان اکو ms 4/7TE= و زمان تکرار ms200 TR= اعمال شد. تصویربرداری CT و MRI در حالت برون‌تنی از سوسپانسیون نانوذرات سنتز شده با غلظت‌های 4/1، 8/2، 6/5، 2/11، 5/22، 45، 90 و 180 میلی مولار در آب مقطر انجام شد.
جدول (1): کدگذاری نمونه‌های تولید شده و شرایط سنتز آن‌ها
پارامتر متغیر | زمان (h) | دما (°C) | مقدار NH4F | pH محلول | |
دما | 6 | 180 | نسبت استوکیومتری | 5 | |
160-6h | 6 | 160 | نسبت استوکیومتری | 5 | |
140-6h | 6 | 140 | نسبت استوکیومتری | 5 | |
120-6h | 6 | 120 | نسبت استوکیومتری | 5 | |
180-1h | زمان | 1 | 180 | نسبت استوکیومتری | 5 |
h5/180-0 | 5/0 | 180 | نسبت استوکیومتری | 5 | |
180-6h5/0-NH4F | غلظت NH4F | 6 | 180 | نصف نسبت استوکیومتری | 4 |
180-6h2-NH4F | 6 | 180 | 2 برابر نسبت استوکیومتری | 6 |
3- نتایج و بحث
3-1- آنالیز XRD
الگوی XRD 8 نمونه‌ی سنتز شده در سه نمودار شکل (1) نمایش داده شده است. نمودار 1-الف، 1-ب و 1-ج به ترتیب تغییرات فازی را نسبت به تغییر دما، زمان و غلظت NH4F نشان می‌دهد. با توجه به نمودار 1-الف مشاهده می‌شود، در دماهای 120، 140، 160 و 180 درجه سانتی‌گراد فاز گادولینیم با ساختار شبکه مکعبی و گادولینیم فلوراید و بیسموت فلوراید با ساختار شبکه‌ی اورتورومبیک شناسایی شدند. در این نمودار دیده می‌شود با افزایش دمای فرآیند از 120 تا 180 درجه سانتی‌گراد شدت پیک واقع در زاویه 9/28 درجه کاهش یافته است. می‌توان گفت در دمای °C120 به همراه گادولینیم فلوراید و بیسموت فلوراید، عنصر گادولینیم نیز تشکیل می‌شود که نشان از کاهش بازدهی فرآیند می‌باشد؛ بنابراین، در بین دماهای ذکر شده دمای °C180 با کمترین شدت پیک گادولینیم بالاترین بازدهی را داشته است. اندازه کریستالیت‌های فاز گادولینیم فلوراید طبق رابطه‌ی دبی-شرر معین شد که بر اساس آن افزایش دما از 140 به 160 و 180 درجه سانتی‌گراد اندازه کریستالیت‌ها از nm 9/40 به 5/25 و 6/18 نانومتر کاهش یافت مانند پژوهش الهنداوی و همکارانش [32]. همچنین با کاهش شدت پیک‌ها بلورینگی نیز کاهش یافته است. در پژوهش سایرین افزایش دما عامل مؤثری در میزان بلورینگی و اندازه کریستالیت‌ها معرفی شده است به‌طوری‌که افزایش دمای سنتز موجب افزایش بلورینگی و اندازه کریستالیت‌ها می‌شود [33-36].
با توجه به نمودار 1-ب افزایش مدت‌زمان فرآیند موجب افزایش شدت همه‌ی پیک‌ها شده است که به‌منزله‌ی افزایش بلورینگی فاز گادولینیم، گادولینیم فلوراید و بیسموت فلوراید است [37]. البته با مقایسه‌ی الگوی پراش این دو نمونه با نمونه‌ی h180-6 (نمودار 1-الف) می‌توان دریافت در مدت‌زمان 6 ساعت فرآیند کامل شده و با تشکیل کمترین مقدار فاز گادولینیم شرایط مطلوب‌تری دارد.
پژوهش عربی و همکارانش [38]، نشان داده است تغییر pH بر رشد و در نتیجه شکل و اندازه نانوذرات تأثیر می‌گذارد. در سایر مقالات نیز به تأثیر pH بر میزان بلورینگی و اندازه کریستالیت‌ها اشاره شده است [39-41]. در نمودار 1-ج وابستگی میزان بلورینگی به pH و غلظت NH4F قابل‌مشاهده است. با دو برابر شدن غلظت NH4F، pH محلول از 5 به 6 افزایش می‌یابد که باعث افزایش اندازه کریستالیت فاز گادولینیم فلوراید از 7/22 به 3/49 نانومتر شده است. همچنین فاز گادولینیم حذف شده و فاز بیسموت فلوراید با شدت پیک بالا ظاهر شده است. به‌طور خلاصه، در نمونه NH4F5/0-h180-6 فاز غالب گادولینیم فلوراید بوده و مقدار اندکی فاز گادولینیم نیز وجود دارد. اما با دو برابر شدن غلظت NH4F فاز گادولینیم فلوراید به همراه بیسموت فلوراید با میزان بلورینگی بالا به دست آمد. حضور فازهای غیر از GdF3 در نمونه‌ها نامطلوب است. با توجه به شکل (1-الف)، 1(-ب) و (1-ج)، نمونهNH4F 2-h180-6 بدون پیک گادولینیم و داشتن پیک گادولینیم فلوراید و بیسموت فلوراید از نظر ریزساختاری و ترکیب شیمیایی مطلوب‌ترین نمونه است. پیشنهاد می‌شود تشکیل نانوذرات GdF3 طبق واکنش (1) انجام شده است:
(1) |
|
|
(الف) |
|
(ب) |
|
(ج) |
شکل (1): نمودار الگوی XRD نمونه‌های سنتز شده در شرایط: الف) تغییر دما، ب) تغییر مدت‌زمان سنتز و ج) تغییر غلظت NH4F.
3-2- مورفولوژی و اندازه ذرات
تصاویر FE-SEM نانوذرات تولید شده تحت شرایط دمای متغیر در شکل 2 آورده شده است. چنانکه گفته شد، نمونه سنتز شده در دمای °C120 کمترین بازدهی را در بین نمونه‌ها داشته و فاز گادولینیم فلوراید مقدار اندکی از حجم کل را شامل می‌شود؛ اما تصاویر نمونه‌های سنتز شده در دمای 140، 160 و 180 درجه سانتی‌گراد نشان می‌دهد با افزایش دما، اندازه ذرات پودری کاهش می‌یابد به‌طوری‌که از حدود nm 300 به nm 100 و کاهش پیدا کرده است [42]. در مورد مورفولوژی ذرات می‌توان گفت افزایش دمای فرآیند باعث تغییر شکل آن‌ها از قرصی شکل به دوکی شکل و یکنواختی اندازه ذرات شده است.
|
(الف) |
|
(ب) |
|
(ج) |
|
(د) |
شکل (2): تصاویر FE-SEM نانوذرات تولید شده به روش هیدروترمال طی مدت‌زمان 6 ساعت در دمای: الف)120، ب)140، ج)160 و د)180 درجه سانتی‌گراد.
همان‌طور که در نتایج الگوهای XRD (نمودار 1-ب) نشان داده شد، دو نمونه‌ی سنتز شده در دمای °C180 طی مدت‌زمان نیم ساعت و یک ساعت فازهای گادولینیم، گادولینیم فلوراید و بیسموت فلوراید تشکیل یافته که به معنی مشابهت ترکیب فازی این دو نمونه است؛ بنابراین مورفولوژی و اندازه ذرات متفاوتی که در شکل 3 برای این دو نمونه دیده می‌شود تنها به زمان سنتز نمونه‌ها مربوط است. اندازه ذرات با افزایش زمان فرآیند از 5/0 به 1 ساعت از محدوده nm 50 به nm 200 افزایش یافته و حالت قرصی شکل می‌گیرند. به‌طورکلی، افزایش زمان واکنش باعث ایجاد نانوذرات بزرگ‌تر می‌شود [43].
|
|
(الف) | (ب) |
شکل (3): تصاویر FE-SEM نانوذرات تولید شده به روش هیدروترمال در دمای 180 درجه سانتی‌گراد طی مدت‌زمان: الف) 5/0 و ب) 1 ساعت.
pH در اغلب روش‌های سنتز عامل مهمی در تعیین نحوه رشد، اندازه ذرات، مورفولوژی محصول نهایی است [44-45]. pH محلول‌ها در اثر تغییر غلظت NH4F مورفولوژی و اندازه ذرات و همچنین نوع فازهای تشکیل شده را تحت تأثیر قرار داده است. با توجه به اینکه در نمونه NH4F5/0-h180-6 فاز گادولینیم مشاهده شد و در نمونه NH4F2-h180-6 این فاز حذف شد، مقدار مناسب غلظت NH4F دو برابر ضریب استوکیومتری است. مورفولوژی بلوری نمونه منتخب (NH4F2-h180-6) در شکل 4 مشاهده می‌شود که یکنواخت بوده و اندازه ذرات کمتر از nm 100 است.
|
|
(الف) | (ب) |
شکل (4): تصاویر FE-SEM نانوذرات تولید شده به روش هیدروترمال در دمای °C 180 طی مدت‌زمان 6 ساعت با غلظت NH4F: الف) نصف و ب) دو برابر ضریب استوکیومتری.
3-3- آنالیز عنصری
با استفاده از آنالیز EDS شناسایی عناصر موجود و توزیع آن‌ها در نمونه NH4F2-h180-6 انجام گرفت که در شکل 5 به نمایش درآمده است. بنا به نتایج این آزمون مقدار عناصر Gd، F و Bi در این نمونه به ترتیب برابر با 5/66، 5/28 و 5 درصد وزنی است. با توجه به آنالیز نقشه‌برداری عناصر (Map) برای این نمونه در شکل 5 می‌توان پراکندگی مناسب، یکنواختی و عدم تجمع اتم‌های عناصر گادولینیم، فلوئور و بیسموت را مشاهده نمود که حاکی از دوپ شدن عنصر بیسموت به نانوذرات گادولینیم فلوراید است.
شکل (5): تصاویر آنالیز عنصری نمونه تهیه شده در دمای °C 180 به مدت 6 ساعت با غلظت NH4F دو برابر نسبت استکیومتری.
3-4- خواص کنتراست‌زایی در حالت برون‌تنی
3-4-1- تصویربرداری CT
برای بررسی عملکرد نمونه NH4F2-h180-6 به عنوان ماده حاجب CT در محیط برون‌تن سوسپانسیون‌هایی از نانوذرات سنتز شده تصویربرداری CT انجام گرفت (شکل 6-الف). به کمک نرم‌افزار Dicom Viwer اعداد سی تی برای هر یک از سوسپانسیون‌ها از تصاویر CT به‌دست‌آمده و نتایج به‌صورت نمودار در شکل 6-ب نشان داده شده است. در این نمودار محور عمودی نشان‌دهنده عدد CT یا عدد هانسفیلد (نمادی از کنتراست تصویر) و محور افقی نمایانگر غلظت نانوذرات در محلول می‌باشد. هر چه مقدار عدد CT بیشتر باشد تصویر حاصل از نمونه روشن‌تر بوده و قدرت تفکیک بالایی خواهد داشت [46]. مطابق شکل 6-ب عدد CT با افزایش غلظت به‌صورت خطی افزایش می‌یابد؛ بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که نمونه NH4F2-h180-6 می‌تواند کنتراست لازم برای تصویربرداری CT را ایجاد کند.
|
(الف)
|
|
(ب) |
شکل (6): الف) تصاویر برون‌تن CT و ب) نمودار عدد CT برحسب غلظت محلول برای نمونه 2 در غلظت‌های مختلف (180، 90، 45، 5/22، 2/11، 6/5، 8/2، 4/1) میلی مولار.
3-4-2- تصویربرداری MRI
برای مطالعه خاصیت کنتراست‌زایی نمونه منتخب به عنوان ماده حاجب MRI در محیط برون‌تن سوسپانسیون‌هایی با غلظت‌های مشابه CT تهیه و تصاویر وزن دهی شده T1 و T2 بررسی شد (شکل 7). در غلظت 4/1 تا 2/11 میلی مولار کنتراست حاصل نمی‌شود و در غلظت‌های 5/22 تا 180 میلی مولار با افزایش غلظت نانوذرات سیگنال افزایش یافته و تصاویر روشن‌تر می‌شود. شکل 7-ب نمودار سرعت آسایش طولی (
) برحسب غلظت نانوذرات را نشان می‌دهد. با توجه به نمودار حاصل سرعت آسایش r1 با افزایش غلظت نانوذرات تقریباً به‌صورت خطی افزایش می‌یابد که با نتایج پژوهش‌های پیشین [21-22، 24] مطابقت دارد. مقدار سرعت آسایش mM-1s-1 6/0 به دست آمد.
|
(الف) |
|
(ب) |
شکل (7): الف) تصاویر برون‌تن CT، ب) نمودار عدد CT برحسب غلظت محلول برای نمونه 2 در غلظت‌های مختلف (180، 90، 45، 5/22، 2/11، 6/5، 8/2، 4/1) میلی مولار.
4- نتیجه‌گیری
تأثیر شرایط سنتز هیدروترمال (دما، زمان، غلظت NH4F) بر روی مورفولوژی، اندازه نانوذرات، اندازه کریستالیت‌ها و بلورینگی نانوذرات سنتز شده بررسی شد و مطلوب‌ترین نمونه با تصویربرداری CT و MRI مورد مطالعه قرار گرفت. خلاصه نتایج به‌دست‌آمده شامل موارد زیر است:
· نانوذرات GdF3 دوپ شده با Bi به‌طور موفقیت‌آمیزی از طریق سنتز هیدروترمال تحت دمای °C180، طی 6 ساعت با غلظت دو برابر ضریب استوکیومتری NH4F تولید شد. مورفولوژی این نانوذرات شبه کروی و یکنواخت بوده و اندازه‌ی آن‌ها کمتر از nm 100 تعیین شد.
· مشاهده شد، با افزایش دمای سنتز از 120 تا 180 درجه سانتی‌گراد پیک فاز Gd کاهش یافته و اندازه‌ی کریستالیت‌های فاز GdF3 کاهش پیدا کرد. با افزایش دمای سنتز از 140 تا 180 درجه سانتی‌گراد مورفولوژی ذرات از قرصی شکل به دوکی شکل تغییر کرده و اندازه‌ی نانوذرات از حدود nm300 به nm 100 و کمتر تقلیل پیدا کرد.
· در بین سه مدت‌زمان 5/0، 1 و 6 ساعت، سنتز در دمای °C180 سانتی‌گراد، 6 ساعت سنتز با کمترین میزان فاز Gd مطلوب‌ترین زمان است.
· pH محلول‌ها در اثر تغییر غلظت NH4F مورفولوژی و اندازه ذرات و همچنین نوع فازهای تشکیل شده را تحت تأثیر قرار داد. مقدار مناسب غلظت NH4F دو برابر ضریب استوکیومتری تعیین شد.
· نمونه NH4F2-h180-6 می‌تواند کنتراست لازم برای تصویربرداری دوگانه MRI-CT را ایجاد کند؛ اما برای استفاده بالینی می‌بایست زیست سازگاری و سمیت آن نیز مطالعه شود.
5- مراجع
[1] W. Mulder, G. Strijkers, G. vanTilborg, D. P. Cormode, Z. A. Fayad & K. Nicolay, "Nanoparticulate assemblies of amphiphiles and diagnostically active materials for multimodality imaging", Accounts of chemical research, vol. 42, pp. 904-914, 2009.
[2] R. A. Sperling, P. R. Gil, F. Zhang, M. Zenella & W. J. Parak, "Biological applications of gold nanoparticles", Chemical Society Reviews, vol. 37, pp. 1896-1908, 2008.
[3] J. Gao, H. Gu & B. Xu, "Multifunctional magnetic nanoparticles: design, synthesis, and biomedical applications", Accounts of chemical research, vol. 42, pp. 1097-1107, 2009.
[4] J. Zhu, Y. Lu, Y. Li, J. Jiang, L. Cheng, Z. Liu, L. Guo, Y. Pan & H. Gu, "Synthesis of Au–Fe 3 O 4 heterostructured nanoparticles for in vivo computed tomography and magnetic resonance dual model imaging", Nanoscale, vol. 6, pp. 199-202, 2014.
[5] G. Huang, J. Hu, H. Zhang, Z. Zhou, X. Chi & J. Gao, G. "Highly magnetic iron carbide nanoparticles as effective T2 contrast agents", Nanoscale, vol. 6, pp. 726-730, 2014.
[6] J. M. K. M. Fitcher, W. J. Chu & T. M. Reineke, "Polymer beacons for luminescence and magnetic resonance imaging of DNA delivery", Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 106, pp. 16913-16918, 2009.
[7] W. Kong, W. Lee, Z. Cui, K. Bae, T. Park, J. Kim, K. Park & S. Seo, "Nanoparticulate carrier containing water-insoluble iodinated oil as a multifunctional contrast agent for computed tomography imaging", Biomaterials, vol. 28, pp. 5555-5561, 2007.
[8] K. DeKrafft , Z. Xie, G. Cao, S. Tran, L. Ma, O. Zhou & W. Lin, "Iodinated nanoscale coordination polymers as potential contrast agents for computed tomography", Angewandte Chemie, vol. 121, pp. 10085-10088, 2009.
[9] O. Rabin, J. Manuel, J. Grimm, G. Wojtkiewicz & R. Weissleder, "An X-ray computed tomography imaging agent based on longcirculating bismuth sulphide nanoparticles", Nature Materials, vol. 5, pp. 118-122.
[10] D. Kim, S. Park, J. Lee, Y. Jeong & S. Jon, "Antibiofouling polymer-coated gold nanoparticles as a contrast agent for in vivo X-ray computed tomography imaging"t Journal of the American Chemical Society, vol. 129, pp. 7661-7665, 2007.
[11] L. K. McEvoy, C. F. Notestine, J. C. Roddey, D. J. Hogler, D. Holland, D. S. Karow, C. J. Pung, J. B. Brewer & A. M. Dale, "Alzheimer disease: quantitative structural neuroimaging for detection and prediction of clinical and structural changes in mild cognitive impairment", Radiology, vol. 251, pp. 195-205, 2009.
[12] P. Padmanabhan, A. Kumar, K. Sundramurthy & R. K. Chaudhary, "Nanoparticles in practice for molecular-imaging applications: An overview", Acta biomaterialia, vol. 41, pp. 1-16, 2016.
[13] R. E. Hendrick & E. M. Haacke, "Basic physics of MR contrast agents and maximization of image contrast", Journal of Magnetic Resonance Imaging, vol. 3, pp. 137-148, 1993.
[14] ر. احمدی و م. شاعری، "تولید و کاربرد نانوذرات اکسید آهن با پوشش یددار برای تصویربرداری پزشکی دوگانه CT-MRI "، نانو مواد، دوره 9، صفحه 121-129، 1396.
[15] Y. Huh, Y. Jun, H. Song, S. Yoon, J. Shin, J. Suh & J. Cheon, "In vivo magnetic resonance detection of cancer by using multifunctional magnetic nanocrystals", Journal of the American Chemical Society, vol. 127, pp. 12387-12391, 2005.
[16] Y. Lim, M. Cho, B. Choi, J. Lee & B. Chung, "Paramagnetic gold nanostructures for dual modal bioimaging and phototherapy of cancer cells", Chemical communications, vol. 40, pp. 4930-4932, 2008.
[17] P. J. Debouttière, S. Roux, F. Vocanson, C. Billotey, O. Beuf, A. Favre-Réguillon, Y. Lin, S. Pellet-Rostaing, R. Lamartine, P. Perriat & O. Tillement, "Design of gold nanoparticles for magnetic resonance imaging", Advanced Functional Materials, vol. 16, pp. 2330-2339, 2006.
[18] C. Alric, J. Taleb, G. Duc, C. Mandon & O. Tillement, "Gadolinium chelate coated gold nanoparticles as contrast agents for both X-ray computed tomography and magnetic resonance imaging", Journal of the American Chemical Society, vol. 130, pp. 5908-5915, 2008.
[19] U. Jeong, X. Teng, Y. Wang, H. Yang & Y. Xia, "Superparamagnetic colloids: controlled synthesis and niche applications.", Advanced Materials, vol. 19, pp. 33-60, 2007.
[20] E. Taboada, R. Solans, E. Rudrigues & R. Weissleder, "Supercritical‐fluid‐assisted one‐pot synthesis of biocompatible core (γ‐Fe2O3)/shell (SiO2) nanoparticles as high relaxivity T2‐contrast agents for magnetic resonance imaging", Advanced Functional Materials, vol. 19, pp. 2319-2324, 2009.
[21] H. B. Na, I. C. Song & T. Hyeon, "Inorganic nanoparticles for MRI contrast agents". Advanced materials, vol. 21, pp. 2133-2148, 2009.
[22] B. A. Moffat, G. R. Reddy, P. McConville, D. E. Hall, T. L. Chenevert, R. R. Kopelman, M. Philbert, R. Weissleder, A. Rehemtulla & B. Ross, "A novel polyacrylamide magnetic nanoparticle contrast agent for molecular imaging using MRI", Molecular imaging, vol. 2, pp. 324-332, 2003.
[23] X. Shi, S. Wang, S. D. Swanson, S. Ge, Z. Cao, M. E. Van Antwerp, K. J. Landmark & J. R. Baker, "Dendrimer‐functionalized shell‐crosslinked iron oxide nanoparticles for in‐vivo magnetic resonance imaging of tumors", Advanced materials, vol. 20, pp. 1671-1678, 2008.
[24] U. L. Tromsdorf, N. Bigall, M. G. Gaul, G. Adam & H. Weller, "Size and surface effects on the MRI relaxivity of manganese ferrite nanoparticle contrast agents", Nano letters, vol. 7, pp. 2422-2427, 2007.
[25] P. Wu, C. Su, F. Cheng, J. Weng, J. Chen & D. Shieh, "Modularly assembled magnetite nanoparticles enhance in vivo targeting for magnetic resonance cancer imaging", Bioconjugate chemistry, vol. 19, pp. 1972-1979, 2008.
[26] C. Su, H. Sheu, C. Lin, C. Huang, Y. Lo, J. Chen & C. Yeh, "Nanoshell magnetic resonance imaging contrast agents", Journal of the American Chemical Society, vol. 129, pp. 2139-2146, 2007.
[27] C. A. S. Regino, S. Wallbridge, M. Bernardo P. L. Choyke & M. W. Brechbiel, "A dual CT‐MR dendrimer contrast agent as a surrogate marker for convection‐enhanced delivery of intracerebral macromolecular therapeutic agents", Contrast media & molecular imaging, vol. 3, pp. 2-8, 2008.
[28] J. Ziyang J, P. Hongsia, C. Wenhui & Y. Fabiao, "A novel multifunctional carrier with magnetic-NIR luminescent-microwave heating characteristics for drug delivery", Journal of Drug Delivery Science and Technology, vol. 79, pp. 104106, 2023.
[29] M. Wiart, C. Tavakoli, V. Hubert, I. Hristovsk, C. Dumot, S. Parol, F. Leroug, F. Chauveau, E. Canet-Soulas, O. Pascual, D. P. Cormod, E. Brun & H. Elleaum, "Use of metal-based contrast agents for in vivo MR and CT imaging of phagocytic cells in neurological pathologies", Journal of Neuroscience Methods, vol. 383, pp. 109729, 2023.
[30] L. Dan, & L. Qing, "An innovative and facile strategy to construct GdF3:Eu3+@Void@SiO2 nanowire-in-nanotube structured nanofibers with photoluminescence-magnetism Bi-functionality", Journal of Luminescence, vol. 249, pp. 119040, 2022.
[31] W. Shi, S. Song & H. Zhang, "Hydrothermal synthetic strategies of inorganic semiconducting nanostructures", Chemical Society Reviews, vol. 42, pp. 5714-5743, 2013.
[32] H. Elhendawi, R. M. Felfel, M. Bothaina & F. M. Reicha, "Effect of synthesis temperature on the crystallization and growth of in situ prepared nanohydroxyapatite in chitosan matrix", International Scholarly Research Notices, vol. 2014, pp. 1-8, 2014.
[33] Z. Xiaoting, T. Hayakawa, M. Nogami & Y. Ishikawa, "Selective Synthesis and Luminescence Properties of Nanocrystalline GdF3: Eu 3+ with Hexagonal and Orthorhombic Structures", Journal of Nanomaterials, vol. 2010, pp. 1-7, 2010.
[34] T. Furuzono, D. Walsh, K. Sato, K. Sonoda & J. Tanaka, "Effect of reaction temperature on the morphology and size of hydroxyapatite nanoparticles in an emulsion system". Journal of Materials Science Letters, vol. 20, pp. 111-114, 2001.
[35] R. Kumar, K. H. Prakash, P. Cheang & K. A. Khor, "Temperature driven morphological changes of chemically precipitated hydroxyapatite nanoparticles", Langmuir, vol. 20, pp. 5196-5200, 2004.
[36] C. Kothapalli, M. Wei, A. Vasiliev & M. T. Shaw, "Influence of temperature and concentration on the sintering behavior and mechanical properties of hydroxyapatite". Acta Materialia, vol. 52, pp. 5655-5663, 2004.
[37] Y. Li, Y. Wang, X. Zhou, K. Zheng, Y. Sheng & H. Zou, "Controlled synthesis and luminescence properties of GdF 3 with different crystalline phases and morphologies", CrystEngComm, vol. 19, pp. 1517-1527, 2017.
[38] ه، عربی، ن. خلیلی مقدم و ح. شیرین زاده، "مطالعه تأثیر مقدار pH بر روی خواص ساختاری و مغناطیسی نانوذرات فریت‌منیزیم"، پژوهش سیستم‌های بس‌ذره‌ای، دوره 1، صفحه 9-20، 1390.
[39] H. Chen, Y. Gao, Y. Liu & H Luo, "Hydrothermal synthesis of ytterbium silicate nanoparticles", Inorganic chemistry, vol. 49, pp. 1942-1946, 2010.
[40] T. Sato, S. Kiwamu, A. Keiko & H. Toshihiko, "Effect of pH on Hydrothermal Synthesis of γ-Al2O3 Nanoparticles at 673 K", Chemistry letters, vol. 37, pp. 242-243, 2008.
[41] J. V. Williams,C. N. Adams, N. A. Kotov & P. E. Savage, "Hydrothermal synthesis of CdSe nanoparticles", Industrial & engineering chemistry research, vol. 46, pp. 4358-4362, 2007.
[42] R. Sardar, & J. S. Shumaker-Parry, "Spectroscopic and microscopic investigation of gold nanoparticle formation: ligand and temperature effects on rate and particle size", Journal of the American Chemical Society, Vol. 133, pp. 8179-8190, 2011.
[43] D. Chen, P. Huang, Y. Yu, F. Huang, A. Yang & Y. Wang, "Dopant-induced phase transition: a new strategy of synthesizing hexagonal upconversion NaYF4 at low temperature", Chemical Communications, vol. 47, pp. 5801-5803, 2011.
[44] D. Yang, X. Kang, M. Shang, G. Li, C. Peng, C. Li & J. Lin, "Size and shape controllable synthesis and luminescent properties of BaGdF5: Ce3+/Ln3+ (Ln= Sm, Dy, Eu, Tb) nano/submicrocrystals by a facile hydrothermal process", Nanoscale, vol. 3, pp. 2589-2595, 2011.
[45] G. Amin, M. H. Asif, A. Zainelabedin, S. Zaman, O. Nur & M. Willander, "Influence of pH, precursor concentration, growth time, and temperature on the morphology of ZnO nanostructures grown by the hydrothermal method", Journal of Nanomaterials, vol. 2011, pp. 1-9, 2011.
[46] X. Shi, K. Gao, S. Xiong & R. Gao, "Multifunctional transferrin encapsulated GdF3 nanoparticles for sentinel lymph node and tumor imaging", Bioconjugate Chemistry, vol. 31, pp. 2576-2584, 2020.
Please cite this article using:
Mohammad Abbasi, Reza Ahmadi, AmirHossein Moghanian, Azam Janati Esfahani, In Vitro Investigation of the GdF3:Bi Nanoparticles Synthesized via Hydrothermal Method as the Dual MRI-CT Contrast Agent, New Process in Material Engineering, 2024, 17(4), 17-28.
