Nanoparticelle Core-Shell di Ag@TiO2 per Nanotermometria Raman

Local temperature determination is essential to understand heat transport phenomena at the nanoscale and to design nanodevices for applications in biomedicine, photonic and optoelectronic. In particular, with the development of photothermal therapy to locally treat carcinogenic tissues, the availability of high spatial resolution nanothermometric techniques has been made necessary. Raman Spectroscopy, as anti-Stokes Stokes intensity ratio for a specific vibrational normal mode, has shown to be a useful tool in the presence of Raman active substances since it follows the temperature dependent Boltzmann distribution. In this work, core-shell Ag@TiO2 nanoparticles, possessing an Ag core with a TiO2 shell, have been synthetized with a one-pot method and a two-step synthesis, followed by solvothermal treatment. Then the nanocomposites have been characterized by UV/Vis spectroscopy, Dynamic Light Scattering (DLS), X-Ray Diffraction (XRD), High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM) and Raman Spectroscopy. Their possible use in photothermal therapy is made optimal for the presence of a silver nanoparticles core, which acts as nanoheater and as plasmonic substrate, and of a biocompatible anatase titania shell, which acts as Raman nanothermometer.

La determinazione della temperatura locale è essenziale per comprendere i fenomeni di trasporto termico a livello nanometrico e per la progettazione di nanodispositivi per applicazioni biomediche, fotoniche e optoelettroniche. In particolar modo, con l’emergere della terapia fototermica per il trattamento locale dei tessuti cancerosi si è resa necessaria la disponibilità di tecniche nanotermometriche ad alta risoluzione spaziale in grado di determinare e di modificare da remoto la temperatura intracellulare. Sotto questo punto di vista, la spettroscopia Raman si mostra adeguata allo scopo: il rapporto tra le intensità dei segnali anti-Stokes e Stokes di uno specifico modo normale di vibrazione di un materiale Raman attivo, segue infatti la distribuzione di Boltzmann, legata alla temperatura locale. Nel presente lavoro di tesi, nanoparticelle costituite da un core di Ag ricoperto da una shell di TiO2, ovvero core-shell Ag@TiO2, sono state opportunamente sintetizzate attraverso un metodo one-pot e un processo a due stadi, seguiti da un trattamento solvotermale. I nanocompositi sono stati quindi caratterizzati tramite spettroscopia UV/Vis, Dynamic Light Scattering (DLS), Diffrazione a Raggi X (XRD), High Resolution Transmission Electronic Microscopy (HRTEM) e spettroscopia Raman. Il loro possibile impiego nell’ambito della terapia fototermica è reso ottimale dalla presenza di un core di nanoparticelle d’argento, che funge in contemporanea da nanoheater e da substrato plasmonico, e da una shell di anatasio, materiale biocompatibile, che funge da nanotermometro Raman.