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Authors
Abstract(s)
During the past decade, researchers have shown an increased interest in multifunctional nanomaterials. Magnetic Nanoparticles (MNP) have been one of the most attractive types of nanomaterials used in different fields, as in environmental protection and biomedical applications. These applications include drug delivery, magnetic resonance imaging, magnetic hyperthermia, among others. MNPs have been synthesized by various methods. Amongst the most common may be referred: thermal decomposition, microemulsion, coprecipitation, solution combustion and sonochemical synthesis.
The main objective of this MSc thesis is the development of biocompatible MNPs with high potential for the controlled release of drugs. For this purpose, a magnetic core based on magnetite is developed by two different approaches of Solution Combustion Synthesis. In the first approach, the synthesis of MNPs is obtained by reduction of Fe (III) using citric acid, and the in second approach, the MNPs are synthesized using tangerine peel extract for the reduction of Fe (III). However, the material produced with the extract was not magnetic, and it was decided to not continue the methodology with it. Then, the magnetic core, produced with citric acid, is coated with a resin prepared from formaldehyde, resorcinol and TEOS, which is later carbonized by pyrolysis at 600 ºC. Subsequently, the silica generated from TEOS is removed by etching with NaOH in order to create a void inside the particle, which take the known yolk-shell shape. Finally, the materials are functionalized with nitric acid and subsequent pluronic F-127, for its biocompatibility and dispersibility. These materials are then assessed in the controlled release of two different drugs to test the potential of the developed magnetic nanostructures for drug delivery applications: Doxorubicin (DOX) and Omeprazole (OME). Drug Loading Capacity and Efficiency of 0.936 μg·μg -1 and 93.6% for DOX and 0.335 μg·μg-1 and 33.5% for OME are obtained at pH 7.4, respectively. Finally, the drug release is tested at the pH of the normal tissue (pH 7.4) and at the pH of the extracellular environment of the tumor (pH < 6.5), simulating different circumstances of the human body.
Durante a última década, os pesquisadores tem mostrado um interesse crescente em nanomateriais multifuncionais. As nanopartículas magnéticas (MNPs) tem surgido assim como um dos tipos de nanomateriais mais promissores para diversos fins, podendo ser utilizado, por exemplo, em proteção ambiental e em aplicações biomédicas. De entre estas aplicações podemos citar a libertação controlada de fármacos, a ressonância magnética, o tratamento hipertermia magnética, entre outros. As MNPs podem ser sintetizadas das mais diversas maneiras, entre as quais as mais comuns são: decomposição térmica, microemulsão, coprecipitação, síntese por combustão de solução e síntese sonoquimica. O principal objetivo desta tese é desenvolver MNPs biocompatíveis com grande potencial para a libertação controlada de fármacos. Para isso, será produzido um núcleo magnético, feito de magnetite, considerando duas abordagem de síntese de combustão de solução. Na primeira abordagem, as MNPs são produzidas reduzindo o Fe (III) com ácido cítrico. Na segunda abordagem, o agente responsável pela redução dos iões de Fe (III) é um extrato de tangerina, porém utilizando esse agente o material produzido não era magnético, e optou-se por não continuar a metodologia com ele. Em seguida, o núcleo magnético, produzido com o ácido cítrico, é revestido com uma resina preparada a partir de formaldeído, resorcinol e TEOS, que posteriormente é carbonizada por pirólise a 600 ºC. Após a carbonização, a sílica gerada a partir de TEOS é removida com NaOH, a fim de criar um vazio no interior do material, que assume a forma conhecida como casca de gema. Finalmente, os materiais são funcionalizados com ácido nítrico e subsequente plurônico F-127, para obter características de biocompatibilidade e dispersibilidade. Os materiais sintetizados são então avaliados na libertação controlada de dois fármacos, para testar o potencial das nanoestruturas magnéticas nessa aplicação biomédica: Doxorrubicina (DOX) e Omeprazol (OME). Obteve-se uma capacidade de carga dos fármacos e uma eficiência de 0,936 μg·μg-1 e 93,6% para DOX e 0,335 μg·μg -1 e 33,5% para OME, respetivamente, obtidas a pH 7,4. Finalmente, a libertação do fármaco é testada no pH do tecido normal (pH 7,4) e no pH do ambiente extracelular do tumor (pH < 6,5), simulando diferentes circunstâncias do corpo humano.
Durante a última década, os pesquisadores tem mostrado um interesse crescente em nanomateriais multifuncionais. As nanopartículas magnéticas (MNPs) tem surgido assim como um dos tipos de nanomateriais mais promissores para diversos fins, podendo ser utilizado, por exemplo, em proteção ambiental e em aplicações biomédicas. De entre estas aplicações podemos citar a libertação controlada de fármacos, a ressonância magnética, o tratamento hipertermia magnética, entre outros. As MNPs podem ser sintetizadas das mais diversas maneiras, entre as quais as mais comuns são: decomposição térmica, microemulsão, coprecipitação, síntese por combustão de solução e síntese sonoquimica. O principal objetivo desta tese é desenvolver MNPs biocompatíveis com grande potencial para a libertação controlada de fármacos. Para isso, será produzido um núcleo magnético, feito de magnetite, considerando duas abordagem de síntese de combustão de solução. Na primeira abordagem, as MNPs são produzidas reduzindo o Fe (III) com ácido cítrico. Na segunda abordagem, o agente responsável pela redução dos iões de Fe (III) é um extrato de tangerina, porém utilizando esse agente o material produzido não era magnético, e optou-se por não continuar a metodologia com ele. Em seguida, o núcleo magnético, produzido com o ácido cítrico, é revestido com uma resina preparada a partir de formaldeído, resorcinol e TEOS, que posteriormente é carbonizada por pirólise a 600 ºC. Após a carbonização, a sílica gerada a partir de TEOS é removida com NaOH, a fim de criar um vazio no interior do material, que assume a forma conhecida como casca de gema. Finalmente, os materiais são funcionalizados com ácido nítrico e subsequente plurônico F-127, para obter características de biocompatibilidade e dispersibilidade. Os materiais sintetizados são então avaliados na libertação controlada de dois fármacos, para testar o potencial das nanoestruturas magnéticas nessa aplicação biomédica: Doxorrubicina (DOX) e Omeprazol (OME). Obteve-se uma capacidade de carga dos fármacos e uma eficiência de 0,936 μg·μg-1 e 93,6% para DOX e 0,335 μg·μg -1 e 33,5% para OME, respetivamente, obtidas a pH 7,4. Finalmente, a libertação do fármaco é testada no pH do tecido normal (pH 7,4) e no pH do ambiente extracelular do tumor (pH < 6,5), simulando diferentes circunstâncias do corpo humano.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Keywords
Nanomaterials Magnetic Biomedicine Solution combustion synthesis Drug delivery