Desenvolvimento de sistemas magnéticos nanoestruturados para aplicações biomédicas

Abstract

As pesquisas envolvendo a síntese e a aplicação de sistemas magnéticos nanoestruturados em biomedicina se intensificaram nas últimas décadas, devido, em especial, à potencial especificidade desses sistemas. Os estudos, entretanto, se limitavam às formas esféricas, em detrimento das anisotrópicas. Comportamentos diferenciados entre nanopartículas isométricas e anisotrópicas são esperados em meio biológico, de forma que o uso desses sistemas em aplicações biomédicas in vivo e in vitro, apesar de ainda pouco explorado, tem perspectivas promissoras. O objetivo desse estudo, portanto, é o desenvolvimento de novos sistemas magnéticos nanoestruturados, baseados em nanopartículas alongadas de magnetita (Fe3O4) e maghemita (-Fe2O3), visando aplicações biomédicas. A síntese das nanopartículas foi realizada por meio da coprecipitação de Fe2+ e Fe3+ em meio alcalino a 100 °C. A fim de se alcançar o sistema mais adequado para as finalidades propostas, foram investigadas a influência do tempo de reação, natureza dos contra-íons, proporção entre Fe(II) e Fe(III) e natureza da base, nas propriedades das nanopartículas obtidas. Os resultados mostraram que a combinação FeSO4.7H2O, FeCl3.6H2O e ureia, na proporção de Fe(II):Fe(III) = 1:2 foi a mais apropriada para a obtenção de nanopartículas magnéticas alongadas de magnetita, com formato de bastão. Essas nanopartículas apresentaram comportamento ferromagnético nas curvas M vs H e uma variação de temperatura grande com a aplicação de campos magnéticos altos, nos experimentos de hipertermia. Apesar de não ser o objetivo do estudo, no decorrer dessa investigação, nanopartículas monodispersas esféricas de maghemita, com comportamento superparamagnético nas curvas M vs H, foram obtidas por um procedimento simples, com a mesma combinação de reagentes descrita acima, exceto a ureia, em uma síntese do tipo one-pot, em solução amoniacal. Em virtude dos resultados positivos, essas sínteses também foram investigadas. A amostra obtida com seis horas de digestão apresentou uma variação de temperatura grande com a aplicação de campos magnéticos baixos, nos experimentos de hipertermia. Pelos resultados, ambas as amostras possuem potencial para aplicações em hipertermia magnética. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The researches involving the synthesis and application of nanostructured magnetic systems in biomedicine have been intensified in recent decades, due to the potential specificity of these systems in particular. The studies, however, were limited to spherical shapes, instead of anisotropic ones. Distinct behavior between anisotropic and isometric magnetic nanoparticles are expected in a biological environment, so that the use of these systems in biomedical applications (in vivo and in vitro), although poor explored, has interesting perspectives. Therefore, the aim of this study is the development of new nanostructured magnetic systems based on elongated nanoparticles of magnetite (Fe3O4) and maghemite (-Fe2O3) for biomedical applications. The synthesis of nanoparticles was realized by coprecipitation of Fe2+ and Fe3+ in alkaline medium at 100 °C. In order to achieve the most appropriate system for the purposes, the influence of reaction time; nature of counter ions; ratio of Fe (II) and Fe (III); and nature of the base on the nanoparticles properties were investigated. The results showed that the combination FeSO4.7H2O, FeCl3.6H2O and urea in the proportion of Fe(II):Fe(III) = 1:2 was the most suitable for obtaining rod-shaped elongated magnetite nanoparticles. These nanoparticles showed ferromagnetic behavior in M vs H curves and a large temperature variation with the application of high magnetic fields, in the hyperthermia experiments. Although was not the aim of this study, in the course of this investigation, monodisperse spherical maghemite nanoparticles, showing superparamagnetic behavior in M vs H curves, were obtained by a simple procedure, with the same combination of reagents described above, except urea, in an one-pot synthesis, in ammoniacal solution. Given the positive results, these syntheses were also investigated. The sample obtained with six hours of digestion showed a large temperature variation with the application of low magnetic fields in the experiments of hyperthermia. The results showed that both samples have potential for applications in magnetic hyperthermia.