Progresos en la preparación de nanopartículas magnéticas multifuncionales para aplicación en la medicina
Progress in the preparation of magnetic nanoparticles for applications in medicine
Jorge Luis López Aguilar1, José Higino Dias Filho2, Roberto Paniago3, Hans D.- Pfannes3, Karla Balzuweit3
1Universidad Federal de Acre, Ciências Biológicas e da Natureza, Rio Branco, Brasil
2Universidad Estadual de Montes Claros, Departamento de Ciências Exatas, Montes Claros, MG, Brasil
3Universidad Federal de Minas Gerais, Departamento de Física, Belo Horizonte, MG, Brasil
DOI: https://doi.org/10.33017/RevECIPeru2013.0014/
Resumen
En este trabajo hacemos una revisión de tres rutas de síntesis de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) funcionalizadas que pueden utilizarse para transportar fármacos. Este tipo de partículas no tóxicas, son sin duda, uno de los grandes responsables por el avance en el tratamiento médico contra tumores, entrega dirigida de fármacos, inmovilización de enzimas, purificación de RNA y DNA, diagnostico de enfermedades usando imagen por resonancia magnética, marcación de células-madre, etc. Para su aplicación las partículas deben ser recubiertas con un material biológicamente activo. En este sentido fueron sintetizadas Nanopartículas de magnetita por el método de coprecipitación química usando diversas soluciones químicas acuosas de FeCl2.4H2O, FeCl3. 6H2O e FeSO4.7H2O mezclándolas en determinadas proporciones. Esa mezcla fue precipitada con soluciones de NaOH y NH4OH. La superficie fue tratada con una solución acuosa de Fe(NO3)3.9H2O para obtener Nanopartículas de magnetita con doble capa eléctrica. La funcionalización fue realizada con acido oleico puro, otro con ácidos grasos obtenidos de aceites vegetales, otra recubierta con quitosano y oro. Otra preparación de Fe3O4 fue realizada disolviendo FeCl3 y Na2SO3 en agua para formar una solución e después fue agregado acido oleico como surfactante. Esta solución fue precipitada con NaOH. Las Nanopartículas obtenidas fueron de un diámetro de la partícula de 5, 7 y 10nm como fue observado por microscopia electrónica de transmisión y difracción de rayos-X. Las propiedades magnéticas fueron estudiadas por espectroscopia Mössbauer y medidas de magnetización en el rango de 4.2- 300K. La magnetización de saturación (Ms) fue de 3, 4 y 5.5 emu/g en las muestras y sus coercividades de 30, 80 y 150 Oe. El valor de magnetización de saturación bajo fue atribuido a la no colinearidad de los espines en la superficie de las partículas. De las medidas de magnetización la constante de energía de anisotropía magnética (K) fue obtenida con valores de 1.6×104, 2 ×104 y 2.3 ×104 J/m3 para las muestras. Los espectros de Fe3O4 a la temperatura ambiente mostraron una línea debido a la relajación superparamagnetica y dos sextetos a temperatura baja. La forma de la línea en los espectros Mössbauer varían con las temperaturas y fueron simulados usando un modelo de dos niveles (espin ½) de relajación superparamagnetica y teoría estocástica. Se tuvo en cuenta que una distribución del tamaño de las partículas que obedecen una distribución log-normal. Las partículas fueron usadas para cargar fármacos obtenidos de extractos de plantas de la amazonia con propiedades antitumorales y antiinflamatorios.
Descriptores: Nanopartículas, magnetita, fármaco
Abstract
In this paper we review three routes of synthesis of nanoparticles of magnetite (Fe3O4) functionalized to be used to transport drugs. These non- toxic particles, are undoubtedly one of the major responsible for the advance in medical treatment against tumors, targeted drug delivery, immobilization of enzymes, RNA and DNA purification, disease diagnosis using magnetic resonance imaging, dial stem cells, etc. For application the particles must be coated with a biologically active material. Thus magnetite nanoparticles were synthesized by chemical coprecipitation method using various aqueous chemical solutions of FeCl2.4H2O, FeCl3. 6H2O and FeSO4.7H2O mixing in certain proportions. These mixtures were precipitated with NaOH and NH4OH. The surface was treated with an aqueous solution of Fe (NO3)3.9H2O to obtain magnetite nanoparticles with electric double layer. The functionalization was carried out with pure oleic acid, other fatty acids derived from vegetable oils, and other chitosan -coated gold. Another preparation was made by dissolving Fe3O4, FeCl3 and Na2SO3 in water to form a solution and then oleic acid was added as a surfactant. This solution was precipitated with NaOH. The obtained nanoparticles were of a particle diameter of 5, 7 and 10 nm as observed by transmission electron microscopy and X - ray diffraction. The magnetic properties were studied by Mossbauer spectroscopy and magnetization measurements in the range of 4.2 -250K. The saturation magnetization (Ms) was 3, 4 and 5.5 emu/g in the samples and coercivities of 30, 80 and 150 Oe. The low value of saturation magnetization was attributed to non- colinearity of the spins at the surface of the particles. Magnetization measurements of the constant magnetic anisotropy energy (K) was obtained with values of 1.6×104, 2 ×104 and 2.3 ×104 J/m3 for the samples. Fe3O4 spectra at room temperature showed a line due to the superparamagnetic relaxation and two sextets at low temperature. The shape of the line in Mössbauer spectra vary with temperature and were simulated using a two-level model (spin ½) of superparamagnetic relaxation and stochastic theory. He took into account that the size distribution of the particles obeys a log- normal distribution. The particles were used to carry drugs obtained from plant extracts from the Amazon with antitumor and anti-inflammatory properties
Keywords: Nanoparticles, magnetite.
Study of Magnetite Nanoparticles by the Method of Mössbauer Spectroscopy