Síntese e caracterização de nanopartículas e nanocompósitos magnéticos para aplicações biomédicas

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-14T06:26:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_final_karynne.pdf: 12258360 bytes, checksum: 3c0d4f03b072485a48a028c6716f44db (MD5) Previous issue date: 16A síntese de materiais magnéticos nanoestruturados tem sido intensivamente investigada devido a seu vasto campo de aplicação como carreadores magnéticos de fármacos, hipertermia magnética no tratamento de tumores, entre outros. Neste trabalho, foi explorada a possibilidade de sintetizar três séries de nanocompósitos à base de sílica mesoporosa e nanopartículas magnéticas (Si02-Fe304). Os dois primeiros compósitos, séries A e B, foram obtidos pela preparação de um precursor de óxido de ferro em etanol e a subseqüente impregnação das sílicas mesoporosas SBA-15 e MCM-41. 0 óxido de ferro foi formado dentro da estrutura de poros, produzindo-se, assim, um dispositivo magnético. Na terceira série de nanocompósitos, série C, utilizou-se o protocolo de síntese de SBA-15 e, durante a síntese, um precursor de óxido de ferro foi adicionado. Estas amostras foram tratadas termicamente em etapas diferentes. Os nanocompósitos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), espectroscopia Mõssbauer, espectroscopia na região do infravermelho, adsorção de N2, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Medidas magnéticas (curvas de M-H e ZFC/FC) foram realizadas utilizando-se um magnetômetro SQUID no intervalo de temperatura de 8-270 K. Os resultados revelaram uma estrutura bem ordenada de mesoporos na maioria dos nanocompósitos. Dos dados de difração de raios X, foi obtido o tamanho médio das partículas de magnetita, que foi da ordem de 29 nm para os nanocompósitos das séries A e B, e de 10 nm para os da série C. O diâmetro médio das nanopartículas magnéticas, obtidos a partir dos dados de magnetização, foram maiores, da ordem de 40 nm para o nanocompósito da série A e em torno de 39 nm para os da série C. A espectroscopia Mõssbauer mostrou que a magnetita é produzida com elevada pureza nas rotas de síntese utilizadas, com exceção da rota para obtenção da amostra C3. Os dados de TEM mostraram que as nanopartículas magnéticas foram bem dispersas nos poros da sílica. Medidas das propriedades de aquecimento induzido pelo campo de corrente alternada dos nanocompósitos obtidos mostraram que as amostras são apropriadas como agentes de hipertermia magnética para aplicações biológicas. Foi feito o estudo da influência dessas partículas magnéticas na cinética de liberação de dois fármacos-modelo: doxorrubicina (DOX) e atenolol sob condições in vitro. A liberação foi estudada na ausência e na presença de um campo magnético alternado. A análise foi feita por estudos de mecanismos cinéticos e de modelos de difusão, revelando que o campo externo influencia pouco no processo de liberação da doxorrubicina, porém, influencia bastante na liberação do atenolol. Para explicar esse fato, foi proposto então um modelo de interação entre a DOX e os nanocompósitos. Por fim, foram feitos ensaios de citotoxicidade, mostrando que o nanocompósito C3 apresentou toxicidade para as quatro linhagens de células testadas.The synthesis of nanostructured magnetic materials has been intensively researched because of their large field of applications as magnetic carriers in drug targeting, magnetic hyperthermia in tumor treatment, among others. In this work, we have explored the possibility of synthesizing three mesoporous series Si02-Fe304 nanocomposites. The first two sets of composites (A and B) were obtained by impregnation of an iron precursor into a silica framework. The proposed method involves the preparation of an iron oxide precursor in ethanol and the subsequent impregnation of SBA-15 and MCM-41 mesoporous hexagonal silica. Iron oxide was formed inside the porous structure, thus producing the magnetic device. The third type of nanocomposite (C series) was synthesized by sol-gel method and the iron oxide precursor was mixed during the mesoporous silica synthesis. The nanocomposites were characterized by X-ray diffraction (XRD), Mossbauer spectroscopy, Fourier- transformed infrared spectroscopy (FTIR), N2 adsorption, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Magnetic measurements (M-H and ZFC/FC M-T curves) were made using a SQUID magnetometer in the temperature range 8-270 K. Our results revealed a well ordered mesopore structure of the nanocomposites. The average size of magnetite particles obtained by XRD data was about 29 nm for nanocomposite of A and B series, and 10 nm for nanocomposite of C series. The average diameter of magnetic nanoparticles, obtained by magnetization data were higher, about 40 nm for nanocomposites of A series and about 39 nm for C series. Mossbauer spectroscopy showed that magnetite is produced with high purity in the applied synthesis route, except the route to obtaining the sample C3. The data of TEM had shown that the magnetic nanoparticles were well dispersed in the pores of silica. Measurements of AC magnetic-field-induced heating properties of the obtained nanocomposites under two different applied magnetic fields showed that the samples are suitable as a hyperthermia agent for biological applications. The results showed that the release system is dependent on the used drug. In the case of atenolol, a model drug used, the release was very dependent on the applied field. The influence of these magnetic particles in the release kinetic was studied using drugs like doxorubicin (DOX) and atenolol; this study was made under in vitro conditions. The release was studied in absence and presence of a external oscillating magnetic field. The kinetic mechanisms and diffusion models were investigated by the external field, and the results had showed a small influence of this parameter on the process of drug release of DOX, however, greatly influences the atenolol release. To explain this fact, aninteraction model between this drug and the nanocomposite was proposed. Finaly, cytotoxicity assays were performed, showing that the C3 nanocomposite showed toxicity for the four cell lines tested.Keywords Mesoporous materials, nanocomposites, magnetite, magnetic hyperthermia