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Eisenoxid-Nanopartikel - Herstellung und Anwendung


Eisenoxid-Nanopartikel haben in den letzten zwei Jahrzehnten aufgrund ihrer vielversprechenden physikalischen und biologischen Eigenschaften viel Aufmerksamkeit erregt. Heute werden sie in einem breiten Spektrum biomedizinischer Anwendungen eingesetzt, wie z.B. in der Magnetresonanztomographie (MRI), der Magnetpartikel-Bildgebung (MPI), in homogenen magnetischen Bioassays (z.B. Magnetorelaxometrie, Akzeptanzsuszeptibilität und magnetisches Drehfeld) und in der magnetischen Hyperthermie. Die Herstellung von funktionellen Eisenoxid-Nanopartikeln mit gut definierter Größen- und Formverteilung war schon immer eine große Herausforderung.

Nanoteilchen

Hier am Institut für Elektrische Mestechnik und Grundlagen der Elektrotechnik synthetisieren wir hochmonodisperse Eisenoxid-Nanopartikel durch thermische Zersetzung von Eisen-Oleat-Vorläufer. Wir sind in der Lage, den Partikeldurchmesser von 13 bis 24 nm zu variieren, wobei die Partikelgrößenabweichung konstant, jedoch weniger als 10% beträgt. Die hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskopie-Bilder der synthetisierten Partikel sind in oben in der Abbildung dargestellt. Unsere nächste Herausforderung ist der Transfer von hydrophoben Nanopartikeln in wässrige Flüssigkeiten unter Verwendung von hydrophilen Poly(ethylenglykol)-Derivat-Verbindungen für den Einsatz in der magnetischen Detektion von Zielmolekülen und Antikörpern durch die Manipulation der Partikel in dynamischen Magnetfeldern (z.B. alternativ und rotierend).

Publikationen | Herstellung

Diffusion-Controlled Synthesis of Magnetic Nanoparticles David Heinke, Nicole Gehrke, Daniel Schmidt, Uwe Steinhoff, Thilo Viereck, Hilke Remmer, Frank Ludwig, M. Posfai, Andreas Briel Internat. Journal on Magnetic Particle Imaging, Volume 2, page 1603001-1--4 - 2016 https://journal.iwmpi.org/index.php/iwmpi/article/view/25

Magnetic characterization of clustered core magnetic nanoparticles for MPI Nicole Gehrke, David Heinke, Dietmar Eberbeck, Frank Ludwig, Thilo Wawrzik, Christian Kuhlmann, Briel Andreas IEEE Trans. Magn. 51, 5300204, 2015 doi: 10.1109/TMAG.2014.2358275

Polymer/iron oxide nanoparticle composites - a straight forward and scalable synthesis approach Jens Sommertune, Abhilash Sugunan, Anwar Ahniyaz, Rebecca Stjernberg Bejhed, Anne Sarwe, Christer Johansson, Christoph Balceris, Frank Ludwig, Andrea Fornara Int. J. Mol. Sci., Volume 16, page 19752--19768 - 2015 doi:10.3390/ijms160819752

Preparation of core-shell hybrid materials by producing a protein corona around magnetic nanoparticles Andreas Weidner, C Gräfe, M von der Lühe, Hilke Remmer, Joachim H. Clement, Dietmar Eberbeck, Frank Ludwig, Robert Müller, Felix H. Schacher, Silvio Dutz Nanoscale Res. Lett., Volume 10, page 282--1 - 11 - 2015 doi: 10.1186/s11671-015-0992-2

Highly stable monodisperse PEGylated iron oxide nanoparticle aqueous suspensions: a nontoxic tracer for homogeneous magnetic bioassays   Aidin Lak, Frank Ludwig, Jan Dieckhoff, Jan M. Scholtyssek, Oliver Goldmann, Heinrich Lünsdorf, Dietmar Eberbeck, Andreas Kornowski, Matthias Kraken, Fred J. Litterst, Kathrin Fiege, Petra Mischnick, Meinhard Schilling Nanoscale, Volume 5, page 11447-11455, 2013 DOI: 10.1039/C3NR02197A

Size Distribution and Magnetization Optimization of Single-Core Iron Oxide Nanoparticles by Exploiting Design of Experiment Methodology Aidin Lak, Frank Ludwig, Jan M. Scholtyssek, Jan Dieckhoff, Kathrin Fiege, Meinhard Schilling, IEEE Trans. Magn., 49, 2013, 201-207 DOI: 10.1109/TMAG.2012.2224325

Size dependent structural and magnetic properties of FeO-F3O4 nanoparticles Aidin Lak, Matthias Kraken, Frank Ludwig, Andreas Kornowski, Dietmar Eberbeck, Sibylle Sievers, Fred J. Litterst, Horst Weller, Meinhard Schilling Nanoscale  5, 12286-12295, 2013 DOI:10.1039/c3nr04562e

Synthesis and Characterization of Magnetic Iron Oxide Nanoparticles Aidin Lak Dissertation TU Braunschweig http://www.digibib.tu-bs.de/?docid=00056044

Tuning the magnetic properties of metal oxide nanocrystal heterostructures by cation exchange Mykhailo Sytnyk, Raimund Kirchschlager, Maryna I. Bodnarchuk, Daniel Primetzhofer, Dominik Kriegner, Herbert Ennser, Julian Stangl, Peter Bauer, Michael Voith, Achim W. Hassel, Frank Krumeich, Frank Ludwig, Arno Meingast, Gerald Kothleitner, Maksym V. Kovalenko, Wolfgang Heiss Nanoletters, Volume 13, 586–593, 2013 http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl304115r

New Perspectives for MPI: A Toolbox for Tracer Research Nicole Gehrke, Andreas Briel, Frank Ludwig, Hilke Remmer, Thilo Wawrzik, Stefan Wellert Magnetic Particle Imaging, Volume 140, 99–103, 2012

Synthesis of Single-Core Iron Oxide Nanoparticles as a Potential Tracer for Magnetic Particle Imaging Aidin Lak, Thilo Wawrzik, Frank Ludwig, Meinhard Schilling Magnetic Particle Imaging, Springer Proceedings in Physics, Volume 140, 91–95, 2012

Influence of Synthesis Parameters on Magnetization and Size of Iron Oxide Nanoparticles A. Lak, F. Ludwig, I.-M. Grabs, G. Garnweitner and M. Schilling AIP Conference Proceedings Vol. 1311, 224–230 (2010)