Größenabhängiger Sauerstofffehlstellen von Eisenoxid-Nanopartikeln

Zusammenfassung Frühere Forschungen haben die Reduzierung der Größen von Eisenoxid-Nanopartikeln (IONPs) auf die "ultra-kleinen" Dimensionen als einen entscheidenden Ansatz zur Entwicklung von T1-MRI-Kontrastmitteln hervorgehoben, wobei die Verbesserung der T1-Kontrastleistung mit der abnehmenden Größe in der Regel auf die erhöhte spezifische Oberfläche und die geschwächte Magnetisierung zurückgeführt wird. Dennoch beeinträchtigt, während die Größe abnimmt, die Variation der Oberflächenfehler, insbesondere der Sauerstofffehlstellen (V O ), erheblich die Effizienz der T1-Bildgebung. In dieser Studie wird das V O an IONPs sorgfältig mittels XPS-, Raman- und EPR-Spektroskopie untersucht. Als die Größe der Nanopartikel abnahm, stieg die V O-Konzentration zunächst an, sank jedoch anschließend, wobei die maximale Konzentration bei einer Größe von 8,27 nm beobachtet wurde. Weitere Erkenntnisse aus der Synchrotron-XAS-Analyse und DFT-Berechnungen zeigen, dass sowohl die Oberflächenspannung als auch der Phasenübergang in IONPs zu Veränderungen der Fe─O-Bindungslänge beitragen und somit die Bildung von V O über verschiedene Nanopartikeldimensionen beeinflussen. Die MRI-Tests zeigen, dass die V O in IONPs als entscheidende Stellen für die Bindung von Wassermolekülen an Eisenionen dienen und IONPs mit weniger V O eine Verschlechterung der T1-MRI-Kontrasteffekte aufwiesen. Diese Forschung könnte ein tieferes Verständnis der Beziehung zwischen der T1-Kontrastleistung und der Größe von IONPs vermitteln.