Síntese e caracterização de nanoestruturas superparamagneticas baseadas em óxidos de ferro e glicosaminoglicanos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ramírez Rivera, Luis Miguel
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/34907
Resumo: Tese (Doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociência e Nanobiotecnologia, 2018.
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spelling Síntese e caracterização de nanoestruturas superparamagneticas baseadas em óxidos de ferro e glicosaminoglicanosComplexos superparamagnéticosComplexos nanoestruturadosGlucosaminaTese (Doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociência e Nanobiotecnologia, 2018.Neste trabalho, foram desenvolvidos dois complexos superparamagnéticos nanoestruturados formados por nanopartículas de óxido de ferro (ION) e os glicosaminoglicanos sulfato de condroitina (ChS) ou glucosamina (GLU), visando o desenvolvimento de plataformas de carreamento desses glicosaminoglicanos para uma maior eficácia no tratamento da osteoartrite. A estrutura e a morfologia dos complexos foram elucidadas por difratometria de raios-X (DRX), espectroscopias no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), Raman e fotoeletrônica de raios-X (XPS), espalhamento dinâmico de luz (EDL), mobilidade eletroforética, microscopia eletrônica de transmissão (MET), medidas de magnetização e análise termogravimétrica (TG). A citotoxicidade dos complexos foi avaliada por ensaios de viabilidade celular pelo método de MTT em células de polpa dentária humana. Os complexos de ION-ChS foram preparados por co-precipitação alcalina de íons Fe(II)/Fe(III), 1:2, na presença de ChS. Estes se apresentaram como nanopartículas aproximadamente esféricas, com diâmetro médio de ~ 8 nm (com diâmetro hidrodinâmico 105,7 nm) e caráter superparamagnético (com magnetização de saturação de 53 emu/g à temperatura ambiente). A espectroscopia Raman evidenciou a predominância da fase de magnetita nas nanopartículas, enquanto que a espectroscopia no infravermelho permitiu observar a coordenação dos grupos carboxilato da ChS aos íons Fe(II) da superfície das ION. Esta coordenação conferiu às nanopartículas alta estabilidade em meio biológico (DMEM). Para esse complexo, o estudo de citotoxicidade mostrou que, até a maior concentração estudada (0,250 g L-1 de ChS), os complexos são biocompatíveis com células de polpa dentária humana. Os complexos ION-GLU foram obtidos por sequência de funcionalizações sobre nanopartículas de magnetita (~ 6 nm) preparadas previamente por coprecipitação. As nanopartículas de magnetita foram primeiramente funcionalizadas com grupos citrato, que em seguida serviram de sítio de ancoragem covalente da GLU, por meio da formação de uma ligação amida. Os dados de espectroscopias FT-IR, Raman e XPS confirmaram a identidade dos grupos funcionais introduzidos em cada passo de funcionalização. O fluído magnético produzido também apresentou alta estabilidade inclusive em meio biológico. Ainda, os dados de magnetização confirmaram o superparamagnetísmo à temperatura ambiente. A biocompatibilidade foi atestada pelo ensaio de MTT, em que se observou não somente um aumento da viabilidade celular em células de polpa dentária humana, mas também uma modulação da viabilidade quando comparada à glucosamina livre. Esta modulação estaria relacionada com a necessidade da quebra da ligação amida para liberação da GLU e sua posterior utilização pela célula. Diante dos resultados obtidos, observa-se que os complexos nanoestruturados aqui sintetizados possuem propriedades e características desejáveis para aplicações biológicas, tornando-os plataformas promissoras de entrega de sulfato de condroitina ou glucosamina.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Herein, two nanoparticulated systems were developed, each containing iron oxide nanoparticles (ION) and glycosaminoglycans (chondroitin sulfate, ChS, or glucosamine, GLU), aiming the development of a carrier platform for delivery of those glycosaminoglycans to enhance osteoarthritis treatment. Their structure and morphology were studied by X-ray diffraction (XRD), Raman and infrared (FT-IR) spectroscopies, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) dynamic light scattering (DLS), electrophoretic mobility and transmission electronic microscopy (TEM), magnetic measurements and thermogravimetric analysis (TG). Moreover, their biocompatibility against human dental pulp cells was also studied via MTT assay. Chondroitin sulfate functionalized iron oxide nanoparticles (ION-ChS) were synthetized via the alkaline coprecipitation method of Fe(II)/Fe(III) 1:2 ions in the presence of ChS. They presented spherical-like morphology with a mean diameter of ~ 8 nm (hydrodynamic diameter of 105.7 nm) and superparamagnetic behavior (magnetic saturation of 53 emu/g at room temperature). Raman spectroscopy indicated predominant magnetite iron oxide phase of the synthetized nanoparticles. Moreover, infrared spectroscopy showed a coordination between the carboxylate groups of the ChS with the Fe(II) ion of the magnetite nanoparticles’ surface. This coordination provided high stability in biological media (DMEM). Cell viability tests showed that, at the highest studied concentration (0.250 g L-1 of ChS), this complex is biocompatible against human dental pulp cells. In the other hand, iron oxide nanoparticles functionalized with glucosamine were synthetized in a multi-step route after coprecipitation of magnetite nanoparticles (mean diameter ~ 6 nm). First, iron oxide nanoparticles were functionalized with citrate groups who acted as anchor points to conjugate glucosamine via an amide linkage. Raman, FT-IR and XPS spectroscopies confirmed the addition of functional groups in each step of the functionalization process. Moreover, the magnetic fluid was highly stable even in biological media (DMEM). On the other hand, the magnetization data confirmed the superparamagnetism at room temperature. The biocompatibility of this complex was assessed by MTT assay, in which not only an increase in the cell viability in human dental pulp cells was observed, but also a modulation of it when comparing to free glucosamine. This modulation may be related to the fact that the amide bond must be broken before the cell can use the glucosamine. Based on these results, the nanostructured complexes here synthetized have desirable characteristics and properties for biological applications, thus being promising platforms for the delivery of chondroitin sulfate and glucosamine.Instituto de Ciências Biológicas (IB)Programa de Pós-Graduação em Nanociência e NanobiotecnologiaSoler, Maria Aparecida GodoyPaterno, Leonardo GiordanoRamírez Rivera, Luis Miguel2019-06-18T15:51:34Z2019-06-18T15:51:34Z2019-06-182018-12-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfRAMÍREZ RIVERA, Luis Miguel. Síntese e caracterização de nanoestruturas superparamagneticas baseadas em óxidos de ferro e glicosaminoglicanos. 2018. 109 f., il. Tese (Doutorado em Nanociência e Nanobiotecnologia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.http://repositorio.unb.br/handle/10482/34907info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-06-26T20:12:57Zoai:repositorio.unb.br:10482/34907Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-06-26T20:12:57Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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