Orientadores: Flávio Garcia, Kleber Roberto Pirota / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T22:02:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_CarlosSatoBaraldi_D.pdf: 19717682 bytes, checksum: 212154446eec9e3ee26eee15692adfec (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Durante este trabalho, estudamos a viabilidade de uma nova classe de partículas magnéticas otimizadas para a hipertermia magnética e que denominamos VIP (Vortex Iron oxide Particle). Estas partículas são compostas de óxidos de ferro (magnetita ou maghemita) e assumem a forma de nanoanéis ou nanotubos. Tal morfologia confere as partículas um comportamento magnético peculiar, fruto de seu estado magnético denominado vórtice. Graças a este estado magnético, estas partículas possuem uma resposta para hipertermia superior, se comparadas aos SPIONs (Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles) tradicionalmente usados para este fim, atendendo os pré-requisitos para aplicações biomédicas (baixas toxicidade e remanência). Os experimentos realizados no trabalho se focaram em duas linhas principais. Na primeira, avaliamos o desempenho das VIPs para hipertermia magnética em um ambiente in vitro. Neste experimento, avaliamos tanto a citotoxicidade das partículas quanto os mecanismos que promovem a morte celular. Estes resultados mostraram que as VIPs não são citotóxicas. Além disso, observamos também que o tamanho e a forma das partículas permitem que estas sejam internalizadas, promovendo um processo de hipertermia magnética muito eficiente. De fato, o experimento de hipertermia in vitro mostrou que as VIPs são capazes de alcançar um alto grau de seletividade, matando principalmente as células que internalizam as VIPs minimizando o aquecimento do meio celular e reduzindo assim o dano às células vizinhas. Na segunda linha, trabalhamos no desenvolvimento de uma VIP recoberta com material antiferromagnético (AFM), cujo desempenho para hipertermia magnética seria superior ao da própria VIP testada nos experimentos in vitro. Desenvolvemos um extenso estudo teórico fundamental, baseado em simulações micromagnéticas, que permitiram prever muitos dos fenômenos que seriam observados experimentalmente. No entanto os experimentos para a síntese da VIP@AFM não foram completamente finalizados, impossibilitando maiores conclusões sobre o sistema simulado. Sendo assim, acreditamos que os resultados alcançados no projeto promoveram o desenvolvimento de partículas magnéticas otimizadas para hipertermia magnética. Tanto por mostrar sua viabilidade, quando testados in vitro, quanto por promover o conceito da VIP@AFM como um próximo passo para o aprimoramento desta classe de partículas / Abstract: In this work, we studied the feasibility of a new class of magnetic particles named as Vortex Iron oxide Particle or VIP and specifically designed for magnetic hyperthermia. Those iron oxide (magnetite or magnetite) particles have a ring shape morphology that grants them a very specific magnetic configuration know as vortex state. This magnetic configuration would grant a superior hyperthermia response when compared to the traditional Superparamagnetic Iron Oxide Particle (SPION) without compromising biomedical requirements as low cytotoxicity and lack of magnetic remanence. The experiments presented on this work explored two main paths. The first one evaluated the VIP performance in vitro. We were able to assess both the cytotoxicity of the particle as to observe the killing mechanism. The results showed that the VIPs are not cytotoxic and that the size and shape of the particle may promote the internalization of those particles, resulting on a very efficient magnetic hyperthermia. With the in vivo experiment, we notice a high degree of selectivity, thanks to the cell internalization, that preserved the surrounding cells. In the second research path, we further developed the concept of a VIP, by creating a core-shell structure where the VIP would be coated by an antiferromagnetic (AFM) material and improving the magnetic hyperthermia response. However, the experiments for the development of the VIP@AFM were not completed. Although we were able to complete a study based on micromagnetic simulations, the experiments intending to fabricate the VIP@AFM were not fully successful, preventing any further conclusion about this system. In any case, we believe that the results achieved on this project represent an important contribution to the development of magnetic hyperthermia specific particles / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Marcelo Knobel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-30T18:13:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OrozcoHenao_JuanManuel_M.pdf: 7687296 bytes, checksum: d9aecf2d118aed0c43ab747d0dcff34c (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Nanopartículas de magnetita com diâmetros entre 5nm e 19nm sintetizadas mediante um método de decomposição térmica são apresentadas. A caracterização estrutural é feita usando diferentes técnicas experimentais como a microscopia eletrônica de transmissão (TEM), difração de raios-X e espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS) de onde são obtidos os tamanhos e a forma das nanopartículas. As propriedades magnéticas e de magneto-hipertermia das nanopartículas são estudadas para diferentes parâmetros de produção como concentração dos surfactantes, temperaturas de refluxo e atmostfera de crescimento. A dependência com a temperatura das propriedades magnéticas são analisadas dentro do marco do modelo usual do superparamagnetismo e o modelo de interação superparamagnética (ISP), de onde os parâmetros magnéticos dependentes do tamanho como anisotropia magnética (1.06x10^4 J/m^3 até 9.91x10^4 J/m^3), momento magnético por partícula (2618?B até 11500?B), temperatura de bloqueio (18K até mais de 300K) e energia de ineração dipolar magnética (0.55x10^-21 J até 5.5x10^-21 J) são inferidos. Os resultados de magneto-hipertermia foram obtidos mediante a medição da resposta térmica das nanopartículas de magnetita suspendidas em tolueno. Valores da taxa de absorção específica (SAR) são calculados experimental e teoricamente utilizando a teoria de resposta linear para um sistema superparamagnético não interagente. Valores de SAR entre 3.0W/g e 40.3W/g e a sua dependência com a frequência e o campo aplicado são apresentados. Como resultado interessante, a resposta de magneto-hipertermia para as nanopartículas de 19nm preparadas na presença de oxigênio e mais de 10 vezes maior do que nanopartículas similares mas obtidas na ausência da atmosfera de oxigênio. Também é destacada a possibilidade de prever a resposta de magneto-hipertermia num sistema de nanopartículas magnéticas mediante a obtenção dos parâmetros de caracterização magnetica e estrutural / Abstract: Magnetite nanoparticles with diameters between 5nm and 19nm synthesized by means of a thermal decomposition method are presented. Structural characterization is made by different experimental techniques such as transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction and Small Angle X-ray Scattering (SAXS) from where nanoparticles size and shape are obtained. Magnetic and magneto-hyperthermia properties of the nanoparticles are studied for different production parameters, such as surfactant concentrations, refluxing temperature and growth atmosphere. Temperature dependence of the magnetic properties are analyzed in the framework of the standard superparamagnetism model and the interacting superparamagnetic model (ISP), from where size dependent magnetic parameters for each sample such as anisotropy (1.06×10^4 J/m^3 to 9.91x10^4 J/m^3) magnetic moment per particle (2618?B to 11500?B), blocking temperature (18K to above 300K) and magnetic dipolar interaction energy on dried nanoparticle samples (0.55 × 10^?21 J to 5.5 × 10^?21 J) are inferred. Magneto-hyperthermia results are obtained by measuring the thermal response of magnetite nanoparticles dissolved in toluene. Specific absorption rate (SAR) values are theoretically and experimentally calculated by means of a linear response theory approach of a non-interacting superparamagnetic system. SAR values between 5.8W/g and 40.3W/g are reported; interestingly, the magneto-hyperthermia response for 19nm nanoparticles prepared in presence of an oxygen atmosphere is more than 10 times larger than similar particles obtained in absence of oxygen atmosphere. Also it is important to highlight the possibility to obtain the magneto-hyperthermia behavior of a magnetic nanoparticles system by knowing a priori its structural and magnetic characterization parameters / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1247647/2013 / CAPES

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[pt] Estudos com nanopartículas magnéticas têm sido realizados no âmbito da medicina tanto para tratamento de tumores e câncer, quanto para fins de diagnósticos ou ainda para transporte de fármacos. Nanopartículas magnéticas podem ser administradas a alvos específicos e mantidas no local adequado por meio de um campo magnético aplicado. Com este propósito, as nanopartículas com um núcleo de material magnético são recobertas com material adequado para sua funcionalização. Neste trabalho sintetizamos nanopartículas de óxido de ferro e funcionalizamos sua superfície com uma bicamada que permitiu criar um compartimento adequado à solubilização de fármacos hidrofóbicos. Nesse compartimento foi solubilizada uma ftalocianina que se mostrou promissora como fotossensibilizante em terapia fotodinâmica. Fotossensibilizantes são moléculas que, ao interagir com a luz, formam espécies altamente reativas, como o oxigênio singlete, que destroem células e tecidos adjacentes. Este processo é utilizado em Terapia Fotodinâmica (PDT). A geração de oxigênio singlete pela ftalocianina no compartimento hidrofóbico foi avaliada usando como sonda o 1,3-difenil isobenzofurano (DPBF), em formulações com os surfactantes não iônicos, Tween 80 e Pluronic 127. Com o objetivo de controlar a liberação de fármacos, construímos um circuito eletrônico para produzir um campo magnético AC que atua sobre as partículas magnéticas e produz um aumento local de temperatura. O aumento de temperatura modifica a difusão das moléculas localizadas na camada que recobre as nanopartículas, o que permite variar a taxa de liberação. Foi estudada a variação de temperatura produzida na presença do campo magnético AC. Foi estudado também o efeito da temperatura na produção de oxigênio singlete. / [en] Magnetic nanoparticles have been studied aiming at medical applications, such as treatment of tumors and cancer, for diagnostic purposes and drug delivery. Magnetic nanoparticles can be administered to specific targets and maintained in the proper location by means of an applied magnetic field. For this purpose, nanoparticles with a core of magnetic material are coated with suitable material for functionalization. In this work, we synthesized nanoparticles of iron oxide and functionalized their surface with a bilayer that served as an appropriate compartment for hydrophobic drugs. A promising phthalocyanine derived photosensitizer was solubilized in this compartment. Photosensitizers are molecules that interact with light to form highly reactive species such as singlet oxygen, which destroy cells and surrounding tissues. This process is used in photodynamic therapy (PDT). The generation of singlet oxygen by the phthalocyanine in the hydrophobic compartment was evaluated using the probe 1,3- diphenyl isobenzofuran (DPBF) in formulations with the nonionic surfactants Tween 80 and Pluronic F-127. Aiming to control the release of drugs, we build an electronic circuit to produce an AC magnetic field which acts on the magnetic particles to produce a local temperature increase. This increase in temperature modifies the diffusion of molecules at the surface layer of the nanoparticles, and allows to control the rate of release. Temperature variation produced in the presence of the AC magnetic field was studied. The effect of temperature on the singlet oxygen production was also studied.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2014-09-18T21:14:48Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO REVISÃO FINAL.pdf: 1776163 bytes, checksum: 9cc893b53fed44267523efd8f741e790 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Rejected by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com), reason: Há problema na citação, a qual foi registrada assim: Oliveira, Relton Romeis de - Desenvolvimento, caracterização e estudo de liberação in vitro por magnetohipertermia de paclitaxel em nanopartículas lipídicas sólidas magnéticas - 2013 - 62 f. - Dissertação - Programa de Pós-graduação em Ciências Farmacêuticas (FF) - Universidade Federal de Goiás - Goiânia, 2013. Deve-se seguir a NBR 6023. Ex.: ALCÂNTARA, Guizelle Aparecida de. Caracterização farmacognostica e atividade antimicrobiana da folha e casca do caule da myrciarostratadc.(myrtaceae). 2012. 41 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Farmacêuticas) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2012. Ou seja, terá que alterar o que aparece nesse campo já registrado automático pelo programa, como: pontuação o sobrenome todo em maiúsculo, etc. on 2014-09-19T13:22:35Z (GMT) / Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2014-09-19T19:22:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO REVISÃO FINAL.pdf: 1776163 bytes, checksum: 9cc893b53fed44267523efd8f741e790 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-09-19T19:33:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO REVISÃO FINAL.pdf: 1776163 bytes, checksum: 9cc893b53fed44267523efd8f741e790 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-19T19:33:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO REVISÃO FINAL.pdf: 1776163 bytes, checksum: 9cc893b53fed44267523efd8f741e790 (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work describes the development and characterization of magnetic solid lipid nanoparticles (SLNMP) containing paclitaxel for magnetohyperthermia applications. Magnetic nanoparticles were prepared by coprecipitation of Fe(II) and Fe(III) salts in an alkaline medium. SLNMP containing paclitaxel were prepared by emulsification – solvent diffusion. Characterization of the nanostructured system included morphology analysis, average diameter and size distribution, encapsulation efficiency for paclitaxel, stability and magnetic properties of magnetometry and magnetohyperthermia. Magnetic SLNMP containing paclitaxel exhibited an average diameter of 200nm with a polydispersity index of 0,189; which was confirmed by Atomic Force Microscopy. Stability studies conducted with lyophilized samples showed a decrease of approximately 15% in the amount of encapsulated paclitaxel in 30 days. Magnetometry data confirmed the superparamagnetic behavior of the nanocarriers and magnetohyperthermia effect was demonstrated by an increase of 25°C of the temperature of the nanocarrier. A three fold increase in the drug release rate was obtained when the temperature was raised from 25 to 43°C in the in vitro release assay. This indicated that temperature increase acts as a trigger mechanism for drug release, allowing the preparation of nanostructured controlled drug delivery systems controlled by magnetohyperthermia. / Este trabalho descreve o desenvolvimento e caracterização de nanopartículas lipídicas sólidas magnéticas contendo paclitaxel para aplicação em magnetohipertermia. Nanopartículas magnéticas foram obtidas pelo método de coprecipitação de sais de Fe(II) e Fe(III) em meio alcalino. Nanopartículas lipídicas sólidas magnéticas contendo paclitaxel foram preparadas pelo método de emulsificação-difusão de solvente. O sistema nanoestruturado foi caracterizado quanto à morfologia, diâmetro médio e distribuição de tamanho, eficiência de encapsulação do paclitaxel, estabilidade e propriedades magnéticas de magnetometria e magnetohipertermia. As nanopartículas lipídicas sólidas magnéticas contendo paclitaxel apresentaram diâmetro médio de aproximadamente 200nm com índice de polidispersão de 0,189 e 67% de eficiência de encapsulação do PTX. O estudo de estabilidade realizado em amostras liofilizadas mostrou redução de aproximadamente 15% do paclitaxel encapsulado no período de 30 dias. Pelo estudo de magnetometria os nanocarreadores apresentaram curva de magnetização condizente com material em regime perparamagnético e o efeito de magnetohipertermia foi verificado pelo aumento da temperatura de aproximadamente 25ºC do nanocarreador.A taxa de liberação do paclitaxel foi aumentada em 3 vezes quando a temperatura foi elevada de 25ºC para 43ºC no ensaio de liberação in vitro indicando que o aquecimento dos nanocarreadores pode representar um mecanismo desencadeador do processo de liberação do fármaco, possibilitando a obtenção de sistemas de liberação controlada por magnetohipertermia.

Les nanoparticules (NPs) d’oxyde de fer susceptibles de présenter un comportement superparamagnétique ont connu ces dernières années un intérêt considérable en vue de leur application en nanomédecine. Leurs propriétés magnétiques et biocompatibilités permettent notamment leur utilisation à des fins de diagnostic (IRM, imagerie optique et nucléaire…) et aussi de thérapie (hyperthermie, nano vectorisation…). L’objectif de cette thèse a été d’étudier l’influence des paramètres de synthèse sur les propriétés finales des NPs d’oxyde de fer magnétique dopé au zinc. Cette étude avait plus particulièrement pour but l’optimisation des méthodes de synthèse qui sont la coprécipitation et la décomposition thermique. A ce sujet, la caractérisation des NPs par diverses techniques a permis notamment d’étudier les liens entre la taille, la forme, la composition chimique d’une part, et les propriétés magnétiques des NPs d’autre part. Dans un deuxième temps, la fonctionnalisation des NPs qui est une étape indispensable pour assurer leurs biocompatibilités a été réalisée, elle était suivie par des mesures d’hyperthermie magnétique. / The superparamagnetic iron oxide nanoparticles (NPs) are a class of nanomaterials with a high interest in the nanomedicine field. Their magnetic properties and biocompatibility recommend them as potential candidates for diagnostics purposes (MRI, optical or nuclear Imaging ...) and therapy (hyperthermia, nanovectorization...). The aim of this thesis was to study the influence of the synthesis parameters on the final properties of magnetic zinc doped iron oxide nanoparticles. Two synthesis methods were considered, the co-precipitation and the thermal decomposition. The characterization of the obtained nanoparticles by complementary techniques allowed us to propose a consistent relationship between the size, shape and chemical composition on the one hand, and the magnetic properties of the nanoparticles on the other hand. The functionalization of NPs, that is a crucial step for ensuring their biocompatibility and use in magnetic hyperthermia, was also realised and the hyperthermia properties were measured on some typical nanoparticles.

Submitted by Anna Carolina Telatin Tognolo null (carol.telatin@hotmail.com) on 2017-08-31T18:27:57Z No. of bitstreams: 1 Defesa_final Anna Carolina Telatin Tognolo.pdf: 2257425 bytes, checksum: 23469d70943bc2e64ecd46da99e37dc2 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-09-01T14:39:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tognolo_act_me_araiq.pdf: 2257425 bytes, checksum: 23469d70943bc2e64ecd46da99e37dc2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T14:39:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tognolo_act_me_araiq.pdf: 2257425 bytes, checksum: 23469d70943bc2e64ecd46da99e37dc2 (MD5) Previous issue date: 2017-08-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O câncer é uma das doenças mais desafiadoras e não solucionadas até hoje na medicina moderna. Apesar das terapias padrões como radioterapia, quimioterapia, cirurgia ou combinações desses tratamentos serem efetivos, esses procedimentos apresentam diversos efeitos colaterais. Portanto, há uma vasta investigação por tratamentos alternativos a fim de diminuir os efeitos colaterais dessas terapias. Nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (NP) modificadas com polímeros termossensíveis, vêm sendo desenvolvidas como um sistema de liberação controlada de fármaco e hipertermia magnética. Na presença de um campo magnético alternado externo (AC), esses sistemas são aquecidos induzindo a transição do polímero e, consequentemente, liberando o fármaco. Sendo assim, a proposta deste trabalho foi o desenvolvimento de um nanosistema terapêutico multifuncional. Nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro foram sintetizadas, funcionalizadas com o alcoxisilano 3-mercaptopropil – trimetoxisilano (MPTS) e modificadas com o copolímero termossensível Poli(N-isopropilacrilamida-co-dimetilacrilamida), P(NIPAAm-co-DMAAm), para encapsulamento e liberação controlada do fármaco quimioterápico metotrexato e no tratamento por hipertermia magnética. A funcionalização com o MPTS foi confirmada por espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR) e pela análise termogravimétrica (TGA). A copolimerização na superfície das nanopartículas foi confirmada pelas técnicas de FT-IR, medidas de potencial zeta, TGA e pela medida do diâmetro hidrodinâmico em função da temperatura. Determinou-se a baixa temperatura crítica de solução (LCST) do copolímero sintetizado, através da espectroscopia no UV-vis em função da temperatura. O valor de LCST determinado foi de 40,5 ºC e está dentro do esperado para aplicações biomédicas. Pela microscopia eletrônica de transmissão (MET), observou-se que as nanopartículas magnéticas apresentaram forma esférica e estreita distribuição de tamanho mesmo após serem modificadas com o copolímero. Os resultados obtidos na magnetermia, mostraram que as amostras aquecem quando são submetidas a um campo magnético externo, atingindo temperaturas esperadas para a hipertermia. E por fim, o encapsulamento e a liberação do metotrexato foram realizados com êxito, sendo que a liberação do fármaco acima da LCST do copolímero, apresentou melhor resultado quando comparado com a liberação abaixo dessa temperatura. / Nowadays, cancer is one of the biggest challenges in medicine. Besides the standards treatments such as chemotherapy, radiotherapy and surgery been affect, those procedures have several sides effects. In order to reduce the sides effects, there is extensive research for alternative treatments. Iron oxide magnetic nanoparticles (NP) modified with thermosensitive polymers, has been developed as a simultaneous system, for drug delivery and for magnetic hyperthermia. In the presence of an alternating magnetic field (AC), this system will be heated, inducing a phase transition of the thermoresponsive polymer and them, consequently releasing the drug inside the tumor cells. Therefore, the proposed of this work is the development of a therapeutic multifunctional nanosystem. Iron oxide magnetic nanoparticles were synthesized, functionalized with the alkoxysilane 3- mercaptopropyl trimethoxysilane (MPTS) and modified with the thermoresponsive copolymer P(NIPAAm-co-DMAAm), for the encapsulation and controlled release of the methotrexate (MTX) and for the magnetic hyperthermia. The surface modification of nanoparticles was monitored by Fourier Transform Infrared spectroscopy (FT-IR). TEM images showed nanoparticles with average size of 10 nm. The hydrodynamic diameter of the nanosystem as a function of the temperature was measured by dynamic light scattering and the hydrodynamic diameter for the P(NIPAAm-coDMAAm) surface modified nanoparticles, changes near 40 °C. Under an alternative AC, the nanosystem showed a high performance for hyperthermia treatment. Drug loading and release rate of methotrexate at different temperatures showed ideal behaviour for its application as drug delivery system.