Фундаментальное материаловедение

Физико-химические свойства новых твердых растворов в системе
La-Ag-Mn-O
Кушнир А. Е. 1 , Мельников О.В. 2
студент 1 , аспирант 2
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия.
E-mail: kushnir.a.e@gmail.com
Метод локальной гипертермии является одним из самых эффективных способов
безоперационного лечения раковых заболеваний. Раковые клетки более чувствительны к
тепловому шоку, чем здоровые, поэтому в месте локализации опухоли создаётся
локальный перегрев (на клеточном уровне), достигающийся за счет введения в организм
ферромагнитных веществ с размером частиц порядка 100 нм, нагреваемых переменным
магнитным полем, например, наночастицы Fe3O4 (ferrofluids). Однако материал для
гипертермии должен соответствовать многим требованиям для применения в медицине,
в частности возможность прецизионного контроля температуры в течение
терапевтического сеанса. Поэтому использование ферромагнетиков с высокой
температурой Кюри (Тс) крайне не желательно, т.к. в этом случае сложно точно
контролировать температуру частиц. Поэтому в последнее время ведутся активные
поиски веществ с Тс ≈ 42-50°С.
В качестве решения этой проблемы, предлагается использовать твердые растворы
на основе легированного манганита лантана со структурой перовскита с температурой
Кюри (Тс) в интервале 42-47°С. Таким образом, целью данной работы была разработка
материалов для гипертермии на основе твёрдых растворов La1-xAgyMnO3+δ с
контролируемой Тс.
В качестве метода синтеза твёрдых растворов La1-xAgyMnO3+δ использовали
метод химической гомогенизации «бумажный» синтез. В качестве исходных веществ
брали растворы нитратов соответствующих металлов (LaNO3, AgNO3, Mn(NO3)2). Затем
необходимые количества нитратов смешивали и полученной смесью пропитывали
обеззоленные фильтры. После пропитки фильтры высушивали в сушильном шкафу.
Полученные фильтры сжигали, а полученную золу, затем, дожигали в течение 2 часов
при температуре 600°C для удаления остатков углерода. После дожига, полученный
порошок перетирали и прессовали в таблетки. Синтез конечного вещества проводили
при 800°C в токе кислорода в течение 30 ч. Таким методом синтеза были получены
следующие составы твёрдых растворов: La0.75Ag0.25MnO3+δ, La0.75Ag0.125MnO3+δ,
La0.7Ag0.15MnO3+δ. Однофазность образцов была доказана рентгенофазовым анализом.
Все синтезированные составы обладают ромбоэдрическим типом искажения
перовскитной решетки. Катионный состав образцов подтверждали методом
рентгеноспектрального микроанализа. Кислородная стехиометрия была изучена
методом йодометрического титрования.
Для оптимизации р(О2)-Т условий синтеза полученных твердых растворов были
изучены их термодинамические свойства методом ЭДС с серебро-проводящим твердым
электролитом Ag-b-Al2O3. Исследование проводили в следующей электрохимической
ячейке:
(Pt, O2) │La1-xAgyMnO3+δ │Ag–β-Al2O3│Ag, (Pt, O2)
С потенциалобразующей реакцией:
1/zLa1-xAgy-zMnO3+δ-z/2 + Ag + 1/4O2 = 1/zLa1-xAgyMnO3+δ
Из температурных зависимостей ЭДС были рассчитаны термодинамические
параметры ΔrH, ΔrS и оценены температуры распада твердых растворов при различных
р(О2)-Т условиях.
Таким образом, нами получены новые твердые растворы в четырехкомпонентной
системе La-Ag-Mn-O и изучены их физико-химические свойства. Показана
перспективность использования этих материалов для клинической гипертермии.