سنتز شيميايي و بررسي خواص فيزيكي و مغناطيسي نانوذرات هيدروكسي‌آپاتيت دوپ شده با كبالت

Chemical Synthesis and Characterization of Physical and Magnetic Properties of Cobalt Doped Hydroxyapatite Nanoparticles

هيدروكسي‌آپاتيت به‌دليل مشابهت با قسمت معدني استخوان، زيست‌سازگاري و زيست‌فعالي خوب در كاربردهاي پزشكي بسيار مورد توجه مي‌باشد. در كار پيشرو، نانوذرات هيدروكسي‌آپاتيت دوپ شده با كبالت به‌روش هيدروترمال سنتز گرديد. براي اين منظور، ابتدا محلول كلسيم نيترات و كبالت نيترات با هم مخلوط و سپس ديآمونيوم هيدروژن فسفات به‌صورت قطره‌قطره به آن اضافه گرديد. در مرحله بعدي سوسپانسيون حاصل تحت شرايط هيدروترمال در دماي 200 درجه سانتي‌گراد حرارت داده شد. نتايج XRD پودرهاي حاصل نشان داد كه جايگزيني يون كبالت با كلسيم با استناد بر تغيير در موقعيت پيك‌ها انجام گرفته است. ضمناً پهن‌شدگي و كاهش شدت پيك‌ها با افزايش مقدار كبالت در نتايج XRD بيانگر تأثير كبالت بر ساختار هيدروكسي آپاتيت بود. همچنين نتايج SEM حاكي از تشكيل ذرات در محدوده نانومتري و همين‌طور مؤيد تغيير مورفولوژي و اندازه ذرات در اثر ورود يون كبالت در ساختار هيدروكسي ‌آپاتيت بود. از آناليز FTIR نيز براي بررسي تأثير حضور يون‌هاي كبالت بر ساختار هيدروكسي‌آپاتيت استفاده گرديد. نتايج حاصل از آناليز VSM نيز تغيير رفتار مغناطيسي ماده از حالت ديامغناطيس به پارامغناطيس را نشان داد. با توجه به ويژگي‌هاي بدست آمده، محصول حاصل پتانسيل خوبي براي كاربرد در زمينه عكس‌برداري به كمك روش تشديد مغناطيسي، درمان هايپرترمي، جداسازي سلول و رهايش دارو نشان مي‌دهد.

Synthesis of HAp is of considerable interest because of its similariity to mineral component of bone. It has good biocompatibility and bioactivity for bone tissue therapy. In this project, we looked at the effect of calcium substitution with cobalt divalent cation on the structure and magnetic property of HAp. Cobalt- doped HAp nanoparticles was synthesized via hydrothermal condition. First, Calcium nitrate and Cobalt nitrate was mixed. Then di- ammonium hydrogen phosphate was added drop by drop and finally Co-HAp was precipitated from the solution. The precipitate was heated at 200°C under hydrothermal condition. XRD pattern analysis verified the substitution of cobalt in HAp structure by showing a shift in the peak positions in the pattern. Furthermore, broadening and reduction in the peak intensities of the peaks with cobalt substitution was also observed in this study. The presence of functional groups related to HAp structure (PO43-, OH-) were confirmed by FTIR analysis. The size and morphology of nanoparticle HAp particles were evaluated by FESEM analysis. Calcium substitution with cobalt induced size reduction and morphology change in HAp particles. VSM analysis was carried out to investigate the magnetization of HAp and Co-HAp nanoparticles. The results showed that cobalt substituted nanoparticles displayed paramagnetic properties, as opposed to the diamagnetism of pure HAp. Cobalt doped HAp, a biomaterial with magnetic properties, could be used in a variety of biomedical applications, including magnetic imaging, drug delivery and hyperthermia based cancer treatment.