Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Synthesis and characterizations of molybdenum based nanoparticles for the use in X-ray fluorescence bioimaging
KTH, School of Information and Communication Technology (ICT).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

X-ray fluorescence computed tomography (XRF CT) is a new research field at the moment compatible with in vivo small animal research. In this thesis molybdenum based nanoparticles (NPs)/QDs were synthetized and investigated as contrast agents for XRF CT. The strong in-line emission at 24.1keV photon energy from a liquid-metal-jet source matches the absorption band of molybdenum, increases the sensitivity of the method and reduces the background in XRF. The particles produced for this project have a dual mechanism used for imaging: X-ray fluorescence and light fluorescence.

Although not used currently as material for contrast agent, molybdenum is an endogenous element with potential low toxicity. To improve the biocompatibility of the NPs, surface modification was employed. MoS2 and MoO3 were selected as possible phase composition for the NPs to synthesis because of their thermal and oxidation stability,.

Microwave assisted synthesis was chosen as fabrication technique due to advantages as contactless selective heating, temperature homogeneity in the reaction mixture, possibility of fast optimization and control over reaction parameters. The optimization of two types of synthesis thermolysis and hydrolysis have been undertaken with different precursors and parameters. Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray powder diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Ultraviolet-visible spectrophotometry (UV-Vis) and Photoluminescence (PL) were used for further characterization of the obtained nanostructures.

Homogenous nanoparticles with spherical morphology and high monodispersity are successfully synthesized by microwave assisted hydrolysis. NPs with 4nm diameter were synthesized in the presence of polyvinylpirrolidone as surfactant. The NPs have a Stoke shift of 151nm (1.60eV) and a composition of MoSx/MoOx.

Their size, morphology, composition and luminescent properties render them applicable for fluorescence imaging and, more important, for further small-animal metal-nanoparticles XRF studies.

Abstract [pl]

Tomografia komputerowa z wykorzystaniem fluorescencji rentgenowskiej (CT XRF) jest nową dziedziną badań na zwierzętach in vivo. W niniejszej pracy zostały zsyntetyzowane i zbadane nanocząstki (NPS)/(QDs) molibdenu jako potencjalne środki kontrastowe dla CT XRF. Silna liniowa emisja w zakresie 24.1keV ze źródła ciekłego metalu odpowiada pasmu absorpcji molibdenu, zwiększając czułość metody i redukując tło w RF. Cząstki zsyntetyzowane w obecnej pracy wykazują podwójny mechanizm stosowany do obrazowania w fluorescencji rentgenowskiej i fluorescencji świetlnej.

Mimo, iż molibden nie jest stosowany obecnie jako materiał środka kontrastowego, jest on endogennym pierwiastkiem o potencjalnej niskiej toksyczności. Aby polepszyć biozgodność, zastosowano modyfikację powierzchni. Ze względu na stabilność termiczną i odporność na utlenianie, MoS2 i MoO3 zostały wybrane jako możliwe do zastosowania fazy, zsyntetyzowane w postaci nanocząstek.

Synteza wspomagana mikrofalowo została wybrana jako technika wytwarzania przez wzgląd na bezstykowe selektywne ogrzewanie, jednorodność temperatury w mieszaninie reakcyjnej, możliwość szybkiej optymalizacji i kontroli parametrów reakcji. Podjęto optymalizację dwóch typów syntezy: termolizy i hydrolizy, z wykorzystaniem szeregu prekursorów i parametrów. Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM), rentgenowska analiza dyfrakcyjna (XRD), spektroskopia fourierowska w podczerwieni (FT-IR), spektroskopia promieniowania ultrafioletowego widocznego (UV-VIS) oraz spektroskopia fotoluminescencji (PL) zostały zastosowane do pełnej charakterystyki otrzymanych nanostruktur.

Jednorodne nanocząstki o morfologii sferycznej i wysokiej mono-dyspersyjności zostały z powodzeniem zsyntetyzowane za pomocą hydrolizy mikrofalowej. Nanocząstki o średnicy 4nm zsyntetyzowano w obecności poliwinylopirolidonu jako środka powierzchniowo czynnego. Analiza dowiodła, iż otrzymane nanostruktury wykazują przesunięcie Stoke’sa o wartości 151nm (1.60eV) i skład fazowy MoSx/MoOx.

Wielkość, morfologia, skład chemiczny i fazowy oraz właściwości luminescencyjne decydują, iż otrzymane nanocząstki mogą być stosowane do obrazowania fluorescencyjnego i, co ważniejsze, do dalszych badań XRF CP na małych zwierzętach.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , p. 48
Series
TRITA-ICT-EX ; 2016:136
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-206198OAI: oai:DiVA.org:kth-206198DiVA, id: diva2:1091856
External cooperation
POLITECHNIKA WARSZAWSKA
Subject / course
Microelectronics and Applied Physics
Educational program
Degree of Master
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-05-03 Created: 2017-04-28 Last updated: 2017-05-03Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
School of Information and Communication Technology (ICT)
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 73 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf