Magnetita este un minereu de fier întâlnit în rocile eruptive, având culoarea [617936]

Universitatea POLITEHNICA din București
Facultatea de Chimie Aplicată și Știința Materialelor

MAGNETITA

Student: [anonimizat]: 1122B

-București 2017 –

2 CUPRINS
1. INTRODUCERE…………………………………………………………………………………………………………………………3
1.1. Motivaț ie………………………………………………………………………………………………………………………….3
1.2. Gener alități…………………………………… …………………………………….. ………………………………………….3
1.3. Scurt istoric…… ………………………………………………………………………………………………………… ………3
1.4. Utiliză ri…………………… …………………………………………………………………………………………………… ….3
2. PROP RIETĂȚ ILE MAGNETITEI………………………………………………………………………………………….………4
2.1. Proprietăț i generale…………………………………………………………………………………………………………4
2.2. Proprietăț i ale biomaterialului…………………………………………………………………………………………4
3. METODE DE SINTEZĂ …………… …………………………………………………………………………………………………5
3.1. Obținerea magnetitei……………………………………………………………………………………………………….5
3.2. Obținerea nanoparticulelor de magnetită ……………………………………………………………………..…6
4. NANOPARTICULELE MAGNETICE Î N TRATAMENTUL CANCERULUI …………………………………….……7
5. CONCLUZII……………… ……………………………………………………………………………………………………………10
6. BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………………………………………………………………….11

3 1.INTRODUCERE

1.1. Motivaț ie

Magnetita este un minereu de fier întâlnit în rocile eruptive, având culoarea
neagră sau cenușie -închis. Datorită proprietăților sale paramagnetice și
biocomp atibile, aceasta are aplicații importante în medicină, dar și în industia
de semiconductori sau în construcț ii.

1.2. Generalităț i

Magnetita este un magnet natural care face parte din clasa oxizilor de fier,
având proprietăți feromagnetice foate bune și rezistență mare la atacul acizilor
sau al bazelor.
În magnetită (Fe 3O4) fierul este prezent în ambele sale forme de oxidare: II
și respectiv III ( FeO Fe2O3 ).
Studii recente au arătat că magnetita se află pe Pământ încă de la
începuturile planetei. Magneții naturali conferă câmp magnetic planetei, în
lipsa căruia vântul soalar ar distruge atmosfera și hidrosfera .

1.3. Scurt istoric

Termenul de magnetit a fost folosit pentru prima oară în 1845 de Wilhelm
Ritter von Haidinger ( geolog și mineralog austr iac). Mineralul era denumit
până atunci „magnetis”, terme n dat de Theophrastos (390-371 î.e.n.; filozof și
naturalist grec). Proprietăț ile magnetice ale mineral ului erau cunoscute de
civilizația chineza încă din secolul al XI-lea î.e.n. Aceșt ia cunoșteau faptul că
acele de oțel, prin frecare cu magnetită , erau magnet izate permanent, devenind
magneț i artificiali. Pe acest principiu s-a realizat busola.

1.4. Utiliză ri

a. În natură :
Unele viețuitoare necesită mine reul pentru a se putea orienta în spațiu
(ex: porumbelul care are la baza cutiei craniene cristale de magnetită ).
Astfel animalele au capaci tatea de a ști unde se află după orientarea
câmpului magnetic terestru.

4 b. În construcț ii:
Magnetita este folosită în industria materialelor de construcție (betonuri
grele, ziduri de protecție împotriva radiațiilor).

c. În indust ria semiconductorilor , utilizarea magnetitei se bazează pe
rotația anumitor configuraț ii ale electronilor, atomilor.

d. În aplicaț iile biomedicale :
Datorită biocompatibilităț ii, nivelului scăzut de citotoxicitate,
dimensiunilor mici și a proprietăț ior sale paramagnetice, nanoparticulele
de magnetită au numeroase aplicații în medicină :
 Agent de contrast pentru imagistică prin rezonanță magnetică
 Transportator de medicamente pentru celule țintă
 Transmitere genetică (introducere de ADN străin într-o celulă gazdă )
 Ingineria tisulară (restabilirea, menținerea sau ameliorarea funcției
țesuturilor sau a organelor)
 Tratarea cancerului prin hipertermie (supunerea celulelor sau a
țesutului canceros unei temperaturi mari, de peste 45 )

2. PROPRIETĂȚ ILE MAGNETITEI
2.1. Proprietăț i generale
 oxid mixt cu structură de spinel invers
 culoare neagră sau gri cu tente de maro
 duritate: 5,5-6,5 pe scara Mohs
 masă specifică 5,2 g/cm3
 mat, metalic, opac
 p.t.: 1535
 caracter feromagnetic
 greu solubil în acidul clorhidric
2.2. Proprietăț i ale biomaterialului
 biocompatibil
 nu prezintă toxicitate pentru celule (non-citotoxic)

5  dimensiuni mici ale nanomaterialului (10-40 nm)
 caracter paramagnetic : nanoparticulele sferice de magnetită cu
diametru mai mic de 20 nm vor oferi caracter superparamagnetic,
proprietate folosită pentru îmbunătățirea contrastului în imagistica
prin rezonanță magnetică

3. METODE DE SINTEZĂ
3.1. Obținerea magnetitei
a. Pe cale naturală
Magnetita este întâlnită în natură, în rocile magmatice (bazalt) ,
metamorfice sau sedimentare (în albia râurilor). Aceasta ia naștere prin
procese vulcanice la temperaturi ridicate (~600 ).
b. Reducere a în trepte a oxizilor în obținerea fontei (fier brut; aliaj Fe-
C cu 2-4 % C și cantități mici de P, Si, S și Mn)
Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe

6
c. Sinteza de laborator
Reactivi :
 FeSO 4 (sau FeCl 2) 0,1 M
 FeCl 3 0,1 M
 NH 3 25%
 AgNO 3
Într-un pahar Berzelius se introduc FeSO 4 și FeCl 3. Se adaugă apoi 10-15
mL de sol. de NH 3 conc. sub agitare continuă timp de 10-15 min până la
obținerea unui precipitat negru. Cu ajutorul unui magnet plasat la fundul
paharului se decantează soluț ia de deasupra precipiatatului. Precipitatul este
magnetita.
3.2. Obținerea nanoparticulelor de magnetită
Obținerea nano particulelor de Fe3O4-(COOH) n cu dimensiuni cuprinse
10-49 nm
FeSO 4 7H 2O și FeCl 3 sunt dizolvat e în apă în raport molar de 1:2,
protejat e prin acoperiere cu azot. Soluția rezultată de culoare portocaliu închis
este supusă agită rii la 80 timp de 30 de minute . Este apoi adaugată în picături
o soluție apoasă de NH 3 (1,5M) în soluția obținută , fierbinte , cu amestecare
timp de 15 minute. Culoare substanței se va schimba în negru, moment ce
coincide cu formarea de partic ule. Amestecarea este continuată pentru încă 30
de minute, urmată de lăsarea substanței la răcit la temperat ura camerei. Se
adaugă apoi în amestec 4mL de soluție apoasă de acid citric (0,5 g/mL),
temperatura reacției fiind ușor ridicată prin refluxare până la 90 . Solventul
este apoi eliminat prin decantare magnetică . Particulele sunt spălate de câteva
ori cu apă apoi cu etanol pentru înlăturarea sărurilor reziduale care au fost
folosite în timpul coprecipită rii. Nanoparticulele paramagnetice de Fe3O4-
(COOH) n sunt obținute prin decantarea magnetică a amestecului.

7 4. NANOPARTICULELE MAGNETICE ÎN TRATAMENTUL
CANCERULUI
În prezent, tratamentul cancerului prin iradiere afectează și celulele
sănătoase. În ultima vreme studii în dome niul nanomaterialelor cu aplicaț ii
biomedicale au dus la descoperirea unei noi metode de tratare a cancerului fără
efecte adverse asupra celulelor sănătoase. Acesta se bazează pe proprietăț ile
paramagnetice ale nanopatriculelor. În prezența unui câmp magentic exterior,
nanoparticulele magnetice purtătoare (acoperite și încărcate cu medicament
anticancer os) transportă substanța medicamentoasă în zona țintă. Transportul
de medicamente prin organism cu ajutorul nanopurtă torilor magnetici a redus
toxicitatea și retenția medicamentelor în sistemul circulator și de asemena
afectarea celulelor sănătoase odată cu distrugerea celor bolnave.
În aplicaț iile in vivo, nanoparticulele magnetice trebuie acoperite pentru a
proteja nanoparticulele de oxid de fier împotriva aglomerării nucleelor,
oxidă rii suprafaței, pentru a proteja stabilitatea colodului și biocompatibilitatea
acestuia .
Pentru evitarea aglomeră rii nanoparticulelor de magnetită, suprafața
acestora este acoperită cu dendrimeri biodegradabili de poliacidcitric (PAC).
Poliacidulcitric este un comp us accesibil și biocompatibil și este utilizat pe o
scală largă în industria alimenară și farmaceutică . Nanoparticulele magnetice
sunt de obicei acoperite cu liganz i organici cum ar fi: surfactanț i, polimeri,
biomolecule, substanț e metalice sau nemetalice. Unul din cei mai folosiți
polimeri în acest scop este polietilen gliconul (PEG) pentru excelentele sale
proprietăți biocompatibile, imunologice și non-toxice. De aceea, tratarea cu
polietilenglicol crește localizarea zonei țintă prin extinderea timpului de
retenț ie al nanopurtătorului în sistemul circula tor datorită îmbunătăț irii
permeabilității și stabilităț ii. Polietilenglicolul este folosit pe post de agent
hidrofil .
În sistemul transportor de medicamente, folosirea liganzilor specifici este
foarte importantă , cel mai des utilizat fiind acidul folic (AF). Majoritatea
tipurilor de celule canceroase conțin receptori pentru acidul folic, spre
deosebire de celulele sănătoase, acest lucru ușurând țintirea celulelor

8 canceroase, fără efecte adverse asupra țesutului sănătos. Așadar, în locul
măririi de nanopurtători, suprafața acestora se funcționalizează cu acid folic.
Odată realizat nanopurtă torul (Fe3O4@PAC -PEG -AF), nu mai rămâ ne de
făcut decât introducer ea medicament ului anticancero s în structura acestuia.
Compusul astfel obținut este introdus în organi sm intravenos sau pe cale
bucală, fiind manipulat de un câmp magnetic extern. Odată ajuns în zona
țesutului afectat, receptorii pentru acidul folic vor atrage compusul datorită
suprafeței funcț ionalizate cu acid folic. Compusul va pătrunde în interiorul
celulei canceroase și va elibera medicametul care o va distruge. Nanopurtă torul
va fi eliminat din organism pe cale naturală .

9

Sinteza Fe3O4@P AC-PEG -AF

10 5. CONCLUZII
Magnetita este un oxid mixt al fierului , întâlnit în natură în rocile
magmatice, metamorfice și sedimentare. Magnetita este un magnet natural ce
conferă planetei , încă de la începuturile ei, câmp magnetic, în lipsa căruia
vântul solar ar distruge atmosfera și hidrosfera.
Nanoparticulele mineralului au numeroase aplicaț ii biomedicale , precum
transportul de medicamente către celulele țintă, metodă ce poate salva
țesutu rile sănătoase în tratamentul cu citostati ce. Nanoparticulele de
magnetită, datorită proprietăților sale paramagnetice și biocompatibile, pot fi
manipulate de un câmp magnetic exterior către zona afectată . Pentru evitarea
oxidării nanopurtătorului, acesta trebuie învelit în liganzi organici:
 PAC – previne aglomerarea nanoparticulelor
 PEG – agent hidrofil
 AF – celulele cancero ase prezintă receptor i pentru acidul folic,
determinând nanopurtătorul să se atașeze strict la celulele bolnave

11 6. BIBLIOGRAFIE
 http://www.phy6.org/earthmag/Rmill_2.htm
 https://www.agerpres.ro/sci -tech/2015/07/31/ -personalitatea –
magnetica -a-pamantului -este-mult-mai-veche -decat -se-
credea -10-09-41\
 https://ro.wikipedia.org/wiki/Magnetit
 http://www.umfia si.ro/ScoalaDoctorala/TezeDoctorat/Teze
%20Doctorat/Rezumat%20CIOCHIN%C4%82%20ALEXA
NDRU%20DAN.pdf
 http://www.greenspec.co.uk/building -design/steel -products –
and-environmental -impact/
 http://solacolu.chim.upb.ro/p285 -292w.pdf
 http://www.icmpp.ro/magnetitaPEG/
 http://library.upt.ro/pub.edocs/rezumate/119553/Rezumatul
%20tezei%20de%20doctorat.pdf
 https://alili2001.files.wordpress.com/2014/12/m02_laborator
.pdf
 Journa l of Colloid and Interface Science : Design and construction
of multifunctional hyperbranched polymers coated magnetite
nanoparticles for both targeting magnetic resonance imaging and
cancer therapy , 2016, Asemeh Mashhadi Malekzadeh , Ali
Ramazani , Seyed J amal Tabatabaei Rezaei , Hassan Niknejad