Caracterização de Nanopartículas Magnéticas para Hipertermia Magnética

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fonseca, Ana Sofia Fernandes da
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/47689
Resumo: Tese de mestrado integrado, Engenharia Física, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020
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spelling Caracterização de Nanopartículas Magnéticas para Hipertermia MagnéticaHipertermia magnéticaNanopartículas Fe3-xO4Nanopartículas magnéticasPotência dissipada específicaTeses de mestrado - 2020Departamento de FísicaTese de mestrado integrado, Engenharia Física, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020A hipertermia magnética é uma terapia que pode ser aplicada para o tratamento de cancro, recorrendo a nanopartículas magnéticas (NPs) que libertam energia sob a forma de calor por indução magnética, promovendo o aumento da temperatura junto de tecidos cancerígenos. Para que esta técnica possa ser utilizada a nível clínico como um tratamento eficaz, são necessárias nanopartículas magnéticas que libertem a energia necessária e não sejam tóxicas para os pacientes. As nanopartículas magnéticas consideradas mais biocompatíveis são as dos óxidos de ferro (magnetite e maguemite), mas ainda não se conseguiram valores de eficiência térmica que permitam à hipertermia magnética poder ser utilizada por si só como terapia alternativa à radio e quimioterapia. Este trabalho pretende contribuir para a otimização de eficiência térmica das nanopartículas, um problema que ainda está em aberto. Neste trabalho são estudadas nanopartículas de magnetite. As nanopartículas foram produzidas pelo método de co-precipitação, distinguindo-se dois grupos diferentes: o primeiro corresponde a amostras sintetizadas em atmosfera inerte, com adição de um material gelificante (agar, gelatina e pectina) como meio dispersivo para controlar o crescimento das NPs; o segundo grupo corresponde a amostras sintetizadas com adição de chá verde que tem propriedades redutoras e evita a necessidade de uma atmosfera inerte durante o processo de co-precipitação. Para além da função dispersante, os aditivos são elementos que se ligam às nanopartículas, dando origem a diferentes revestimentos. Todas as amostras foram caracterizadas quanto à sua estrutura e morfologia, utilizando técnicas de difração de raios-X de pós e microscopia eletrónica de transmissão. No que diz respeito às suas propriedades magnéticas usaram-se medidas de magnetização e espetroscopia Mössbauer de 57Fe. Todas as amostras apresentam oxidação da magnetite (podendo ser descritas como Fe3xO4) e todas têm um comportamento superparamagnético à temperatura ambiente, o que é fundamental para evitar a sua agregação dentro do corpo humano. Com estas NPs foram preparados ferrofluidos, suspendendo as NPs em água e, no caso das amostras do primeiro grupo, adicionando ácido cítrico para estabilizar a suspensão. No segundo grupo, as suspensões produzidas eram, inicialmente, estáveis. Os ferrofluidos foram caracterizados, tal como os pós originais, e a concentração de ferro nos ferrofluidos foi determinada recorrendo à sua resposta magnética. A concentração de magnetite/maguemite presente nos ferrofluidos em estudo foi também calculada, sendo que o ferrofluido de NPs de magnetite preparadas com chá e sujeitas a um tratamento hidrotermal teve a maior concentração de NPs magnéticas e o ferrofluido produzido com gelatina teve a menor concentração de NPs magnéticas. Foram ainda realizadas medidas de hipertermia magnética para obter o valor de potência específica dissipada (SLP). Este parâmetro caracteriza a eficiência das NPs sujeitas a um campo magnético alterno, permitindo avaliar a sua aplicabilidade para a hipertermia magnética. Do ponto de vista da eficiência térmica, o ferrofluido produzido com NPs sintetizadas com pectina é o melhor, com um SLP de 118 W/g, seguido do ferrofluido produzido com NPs produzidas com agar (SLP = 81 W/g). Assim, a utilização destes aditivos pode melhorar a qualidade das nanopartículas para hipertermia, permitindo diminuir as interações entre as partículas sem degradar e, mesmo melhorando, a eficiência térmica.The magnetic hyperthermia is a therapy used for cancer treatment promoting the temperature rise near cancerigenous tissue by using magnetic nanoparticles (NPs) that release energy under an alternate magnetic field. In order to optimize this technique for clinical use the nanoparticles should release the necessary energy, while being non-toxic for the patients. The magnetic nanoparticles considered the most biocompatibles are iron oxides (magnetite and maghemite). However, they have yet to achieve values of thermal efficiency that will allow magnetic hyperthermia to be used by itself as a alternative therapy to radio- and chemotherapy. This work aims to contribute to the optimization of the nanoparticles heating efficiency which is a field still in progress. In this work the properties of an array of magnetite nanoparticles are experimentally studied. The nanoparticles were produced by the method of co-precipitation and can be seperated in two different groups: the first one corresponds to samples synthesized in an inert atmosphere with the addition of a gelling material (agar, gelatine and pectin) as a dispersive medium to control the growth of NPs; the second one corresponds to samples synthesized with addition of green tea, which has reducing properties and avoids the necessity of an inert atmosphere during the co-precipitation process. Besides the dispersive function, the additives are elements that bond at the nanoparticles surface producing different coatings. All samples were characterized by their structure and morphology, using X-ray diffraction techniques and transmission electron microscopy, and by their magnetic properties using magnetization measurements and 57Fe Mössbauer spectrometry. All samples can be better described as oxidized magnetite, Fe3xO4. They all have a superparamagnetic behaviour at room temperature which is fundamental to avoid aggregation inside the human body. The corresponding ferrofluids were prepared, by suspending the NPs in water. In the case of the samples of the first group, citric acid was added to stabilize the suspension, but for the second group, the initial produced suspensions were already stable and no citric acid was added. The ferrofluids were characterized for their physical properties and the iron concentration was determined by their magnetic response. The ferrofluid obtained with the magnetite NPs produced with tea and subjected to a hydrothermal treatment presented the highest concentration of magnetic NPs, while the ferrofluid with the NPs produced with gelatin exhibit the lowest concentration. Magnetic hyperthermia measurements allowed to obtain the value of specific loss power (SLP). This parameter characterizes the efficiency of NPs subjected to an alternating magnetic field therefore allowing us to evaluate their applicability for magnetic hyperthermia. The ferrofluid with the NPs synthesized with pectin revealed the highest SLP value, around 118 W/g, followed by the ferrofluid with NPs produced with agar (SLP = 81 W/g). So the use of these gelling agents is shown to improve the quality of the NPs for hyperthermia allowing to reduce the interactions between the particles without degrading, even improving, the thermal efficiency.Cruz, Maria Margarida, 1960-Repositório da Universidade de LisboaFonseca, Ana Sofia Fernandes da2021-05-06T17:33:44Z202020202020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/47689TID:202604179porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:50:48Zoai:repositorio.ul.pt:10451/47689Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:59:41.815657Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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