Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-05-04T18:37:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertação Bruno Martins Pimentel.pdf: 23833817 bytes, checksum: 94eecaa5577cf1389dbe6937db8cdbc8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T18:37:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertação Bruno Martins Pimentel.pdf: 23833817 bytes, checksum: 94eecaa5577cf1389dbe6937db8cdbc8 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Óxidos de metal de transição tem propriedades físicas fascinantes que são governadas por interações entre os graus de liberdade de cargas, spins, rede e orbital. Especi camente as perovskitas de LaCoO3 tem atraído muita atenção principalmente devido ao grau de liberdade de spin, onde transições de spin induzidos pela temperatura levam a diferentes comportamentos magnéticos. Já as perovskitas de La0,75Sr0,25MnO3, como são manganitas, tem muitos estudos a respeito de agnetorresistencia colossal e, nas últimas décadas, este material vem sendo proposto para tratamento de câncer via hipertermia magnética. Com isso, o presente trabalho foi separado em dois trabalho, onde a partir do método sol-gel, série de LaCoO3 e nanopartículas de La0:75Sr0:25MnO3 foram sintetizadas para estudos de seus comportamentos. O primeiro trabalho consiste em compostos bulk com falhas estruturais de LaCoO3 . Estes foram sintetizados para a tentativa de simulação das nanopartículas, pois estas possuem um defeito de superfície, que é a provavel causa do ferromagnetismo nelas, o que não é observado na forma bulk. Para isto, foram sintetizados os compostos La1x xCoO3, onde x=0.04, 0.08 e 0.12 e representa a falha. A partir disso, caracterizações por difração de raios-X e medidas magnéticas de MxH e MxT foram feitos. Discussão acerca do comportamento magnético, a partir do peff , p e constante de Curie dos compostos com falha foram realizadas. Foi observado comportamento semelhante dos compostos com falhas no bulk com as nanopartículas de LaCoO3, revelando que o comportamento magnético das nanopartículas provém de falhas no composto. Um modelo básico de 2 sub-redes dispostas anti-paralelamente compostas de Co4+ (devido a vacância do lantânio) e Co3+ foi proposto para este problema. O segundo trabalho consiste em avaliar o comportamento de La0:75Sr0:25MnO3 nanoparticulados quando submetidos à um campo magnético externo AC, para possível aplicação em hipertermia magnética, devido à mecanismos de aquecimento. Para isso, nanopartículas foram sintetizadas e, a partir da difração de raios-X, foi constatado o tamanho médio do cristalito de 43.2 nm. A principal propriedade para um material candidato à aplicação em hipertermia magnética é a sua capacidade em controlar a temperatura, com isso, aliado ao controle da temperatura de Curie, medidas de aquecimento foram feitas, constatando que a temperatura para de aquecer na temperatura de bloqueio, o que permite o controle da temperatura máxima. A estabilização da temperatura em função do campo magnético revelou que, em 100 Oe, a temperatura é aplicável para propósitos médicos. / Transition metal oxides has fascinating properties that are ruled by interaction between charges, spin, lattice and orbital degrees of freedom. Speci cally the LaCoO3 perovskites have attracted much attention mainly due to the spin degree of freedom, where spin transition induced by temperature lead to di erent magnetic behaviors. The La0,75Sr0,25MnO3 perovskite, such as manganites, has many studies on colossal magnetoresistance and, in recent decades, this material has been proposed for cancer treatment throught magnetic hyperthermia. So, the present work was separated in two, where from the sol-gel method, LaCoO3 series and La0,75Sr0,25MnO3 nanoparticles were synthesized to study their behaviors. The rst work consist in bulk compounds with structural failures of LaCoO3. These were synthesized to try simulate nanoparticles, because they have a surface defect, which is probably the cause of their ferromagnetism, which is not observed in bulk form. For this, the compounds La1x xCoO3, where x=0.04, 0.08 e 0.12 and represents the failures were synthesized. From this, characterizations by x-ray di raction and magnetic measurements of MxH and MxT were made. Discussion of the magnetic behavior, from peff , p and Curie constant of the compounds with failure were performed. Similar behavior of bulk compounds with failure with the nanoparticles were observed, revealing that the magnetic behavior of the nanoparticles rise from failures on compounds. A basic 2 su-lattice model arranged anti-parallel composed of Co4+ (due the lanthanum vacancy) and Co3+ was proposed for this problem. The second work consist in evaluating the behavior of La0,75Sr0,25MnO3 nanoparticles when submited to an external magnetic eld AC , for possible maagnetic hyperthermia application, due to heating mecanisms. For this, nanoparticles were synthesized and, from x-ray di raction, the average size of 43.2 nm were found. The main property for a material candidate for application in magnetic hyperthermia is its ability of self-control of temperature, thus, allied to Curie temperature control, heating measurements were made, noting that the temperature stops to rise at blocking temperature, which allows maximum temperature control. The stabilization temperature as a function of magnetic eld revealed that, at 100 Oe, the temperature is applicable for medicinal purposes.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-05-03T00:21:40Z No. of bitstreams: 1 CarlosAugustoDeMoraesIglesias_DISSERT.pdf: 13899872 bytes, checksum: 8e7bdfb74a34a8bbb0c9b76341635d52 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-05-08T23:22:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CarlosAugustoDeMoraesIglesias_DISSERT.pdf: 13899872 bytes, checksum: 8e7bdfb74a34a8bbb0c9b76341635d52 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-08T23:22:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosAugustoDeMoraesIglesias_DISSERT.pdf: 13899872 bytes, checksum: 8e7bdfb74a34a8bbb0c9b76341635d52 (MD5) Previous issue date: 2018-03-09 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O fenômeno de aquecimento de nanopartículas magnéticas a partir da aplicação de um campo magnético oscilante é um tema que tem despertado grande interesse da comunidade científica nas últimas décadas. Este fato é uma consequência da existência de desafios tanto no contexto de física fundamental, quanto do ponto de vista de aplicações biomédicas, tais como no tratamento de tumores e liberação termicamente controlada de fármacos. Desta forma, a completa compreensão do comportamento destes sistemas com dimensões reduzidas se torna uma questão importante, bem como a otimização do processo de produção e das propriedades destes materiais, uma tarefa desafiadora. Neste trabalho, realizou-se uma investigação teórica e experimental relacionada à resposta térmica de nanopartículas superparamagnéticas de MgO:Fe2O3 e FeO:F e2O3. Específicamente, buscou-se o entendimento da dependência da taxa de absorção específica com parâmetros tais como composição e diâmetro médio das nanopartículas, assim como amplitude e frequência do campo magnético aplicado. Aqui, propõe-se um modelo teórico para descrever o comportamento térmico de suspensões de nanopartículas magnéticas, fornecendo informações adicionais em termos de parâmetros bem conhecidos na literatura. Para se avaliar a consistência da teoria proposta, aplica-se o modelo teórico a fim de se descrever as curvas de hipertermia magnética obtidas experimentalmente. Para se obter as curvas de hipertermia magnética, desenvolveu-se um sistema experimental com capacidade de geração de campos magnéticos com frequências até 100 kHz e amplitudes de até 200 Oe. O excelente acordo entre os resultados teóricos e experimentais fornece suporte para confirmar a validade de nossa abordagem para a descrição do comportamento térmico de nanopartículas magnéticas sob ação de um campo magnético oscilante. / The phenomena of raising the temperature of magnetic nanoparticles under an alternating magnetic field, known as magnetic hyperthermia, is an outstanding field, which gives rise to challenges in the context of fundamental physics and providing new roads to applications, such as in the cancer treatment and in the control of thermally activated drug delivery. Thus, the complete understanding of the behavior of these systems with reduced dimensions becomes a key point and the optimization of the production processes and the properties of these materials, a challenging task. In this work, we perform a theoretical and experimental investigation of the magnetic hyperthermia in MgO:F e2O3 and FeO:F e2O3 superparamagnetic nanoparticles. Specifically, we aim to fully understand the influence of the composition, nanoparticle size, as well as amplitude and frequency of the field on the specific absorption rate of the samples. Here, we propose a theoretical model to describe the thermal behavior of magnetic nanoparticles, providing further insights on well-known parameters found in literature. To test the robustness of the approach, we apply the theoretical model to describe the magnetic hyperthermia curves obtained experimentally. To obtain the magnetic hyperthermia curves, an experimental system is developed, making possible to generate magnetic fields with frequency up to 100 kHz and amplitude up to 200 Oe. The excellent agreement between theoretical and experimental results provides support to confirm the validity of our approach to describe the thermal behavior of magnetic nanoparticles.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-09-26T11:37:12Z No. of bitstreams: 2 Tese - Marcus Carrião dos Santos - 2016.pdf: 18819776 bytes, checksum: c30d69dcb666acd99ab25efc73f7a96e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-26T12:06:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Marcus Carrião dos Santos - 2016.pdf: 18819776 bytes, checksum: c30d69dcb666acd99ab25efc73f7a96e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T12:06:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Marcus Carrião dos Santos - 2016.pdf: 18819776 bytes, checksum: c30d69dcb666acd99ab25efc73f7a96e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-05-04 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The phenomenon of heat dissipation by magnetic materials interacting with an alternating magnetic field, known as magnetic hyperthermia, is an emergent and promising therapy for many diseases, mainly cancer. The scientific community has endeavored to identify the properties that lead to maximum efficiency dissipation of magnetic nanoparticles. However, the diameter in which this efficiency reaches maximum is sometimes bigger than 10 nm, presenting several incompatibilities with biomedical aplications. On the other hand, small nanoparticles (< 8 nm}) do not suffer from the same disadvantages. On the contrary, they benefit from a biodistribution convenient for cancer treatment, affinity for the lymphatic system, further penetration of tumor tissue and renal clearance. However, the use of small nanostructures as heat centers never received much attention, in part because the model most used to describe the magnetic hyperthermia phenomenon, the linear response theory (LRT), provides a very small dissipation in these systems. Recently, experimental results have questioned this inefficiency and evidences that it is possible to produce a biological response (including cell death) without necessarily measuring a temperature variation opened up new possibilities for small nanostructures. This research, therefore, proposes a change in magnetic nanostructure tailoring strategy for biomedical applications of hyperthermia: to make more efficient dissipation in small nanoparticles. Therefore, it is necessary to rebuild the theoretical framework of hyperthermia, making the description of these small systems more accurate. This thesis deals with the development of modeling tools to enable a distinction between the most superficial and internal region of the nanoparticle, recognizing that many of the properties at the nanoscale has its origin in surface effects and the surface-to-volume ratio. A model for the description of core-shell system magnetization was developed, based on the Heisenberg Hamiltonian and a mean field theory in which different parameters may be assigned to each region. The combination of this model with the LRT has given rise to a new description of hyperthermia phenomenon in which the importance of surface effects and can be explicitly considered, making also possible the description of heterogeneous systems. The model was compared with original (homogeneous nanoparticles) and literature (heterogeneous nanoparticles) experimental data, with good qualitative agreement with the results. In an attempt to verify the influence of effects of nonlinearity in these systems, a non-linear response theory was developed from the generalization of the LRT, and applied to core-shell systems. The fundamental role of these theoretical tools is to point the direction in which the nanomaterials tailoring should advance to make viable the proposed hyperthermia with small nanostructures. The models proposed here suggest that a higher dissipation efficiency in small systems is obtained with a combination of materials which lead to the reduction ratio of shell-to-core damping factors, increasing of the exchange constant in the interface and maximizing the shell-to-core anisotropy constants, indicating that better results should be found in Soft@Hard systems. / O fenômeno de dissipação de calor por materiais magnéticos que interagem com um campo magnético alternado, conhecido como hipertermia magnética, é uma emergente e promissora terapia para muitas doenças, principalmente o câncer. A comunidade científica tem se esforçado para identificar as propriedades que levam à eficiência máxima de dissipação em nanopartículas magnéticas. Entretanto, muitas vezes, o diâmetro para o qual essa eficiência é máxima supera 10 nm, apresentando diversas incompatibilidades com as aplicações biomédicas. Por outro lado, nanopartículas pequenas (< 8 nm) não sofrem das mesmas desvantagens, pelo contrário, se beneficiam de uma biodistribuição conveniente para o tratamento oncológico, afinidade com o sistema linfático, maior penetração no tecido tumoral e excreção via depuração renal. Entretanto, o uso de nanoestruturas pequenas como centros de calor nunca recebeu muita atenção, em parte, porque o modelo mais utilizado para descrever o fenômeno de hipertermia magnética, a teoria de resposta linear (LRT), prevê uma dissipação muito pequena nesses sistemas. Recentemente, resultados experimentais colocaram em dúvida essa ineficiência e evidências de que é possível produzir uma resposta biológica (inclusive morte celular) sem necessariamente elevar a temperatura de forma mensurável abriram novas possibilidades para as nanoestruturas pequenas. Esse trabalho propõe, então, uma mudança na estratégia de engenharia de nanoestruturas magnéticas para aplicações biomédicas de hipertermia: que se busque tornar mais eficiente a dissipação em nanopartículas pequenas. Para tanto, é necessário reconstruir o arcabouço teórico de hipertermia, para tornar a descrição desses sistemas pequenos mais precisa. Esta tese ocupa-se do desenvolvimento de ferramentas de modelagem que permitam uma diferenciação entre a região mais superficial e interna da nanopartícula, reconhecendo que grande parte das propriedades em escala nanométrica tem sua origem nos efeitos de superfície e na relação superfície-volume. Um modelo de descrição da magnetização de sistemas core-shell foi desenvolvido, com base na hamiltoniana de Heisenberg e em uma teoria de campo médio, no qual podem ser atribuídos diferentes parâmetros para cada uma dessas regiões. A combinação desse modelo com a LRT deu origem a uma nova descrição do fenômeno de hipertermia no qual a importância de efeitos de superfície podem ser explicitamente considerados, tornando possível também a descrição de sistemas heterogêneos. O modelo foi comparado com dados experimentais originais (nanopartículas homogêneas) e da literatura (nanopartículas heterogêneas), apresentando boa concordância qualitativa com os resultados. Na tentativa de verificar a influência de efeitos de não-linearidade nesses sistemas, desenvolveu-se uma teoria de resposta não-linear a partir da generalização da LRT, aplicando-a a sistemas core-shell. O papel fundamental dessas ferramentas teóricas é apontar a direção para qual a engenharia de nanomateriais deve avançar para tornar a proposta de hipertermia com nanoestruturas pequenas viável. Os modelos propostos aqui sugerem que a maior eficiência de dissipação em sistemas pequenos será obtida com a combinação de materiais que levem à redução da razão entre os fatores de damping da shell com relação ao core, o aumento da constante de exchange na interface e a maximização da razão entre as constantes de anisotropia da shell com relação ao core, indicando melhores resultados para sistemas Soft@Hard.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE / In this work we have performed a study of the structural and magnetic properties in Fe3o4@Agx nanostructures (x=0,1,5 and 10%), synthesized by thermal decomposition (DT) and co-precipitation (CP). The samples were characterized by measurements of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The XRD patterns indicate the presence of the Fe3o4 and Ag phase. The mean crystallites size corresponding to the Fe3o4 estimated by using the Scherrer’s equation shows that the nanostructures present not change considerable in the size after insertion of Ag for both growth methods. The TEM images obtained for DT samples reveal that the nanostructures are a like-spherical shape and average sizes of 3 nm which are in good according with size estimated by XRD. The mass loss observed in TG analysis was used to estimate the amount of organic matter present in the samples and consenquently normalize the magnetic measurements. The magnetic characterization was carried out by magnetization measurements as a function of magnetic field (MvsH) and temperature in Zero Field Cooling – Field Cooling (ZFC/FC) modes. These results indicate that the samples present superparamagnetic behavior to start 220 K. Fits of the ZFC / FC curves allowed verify that the magnetic anisotropy constant decreasing as a function of Ag-concentration. Magnetic hyperthermia measurements were performed in the samples synthesized via CP and the specific absorption rate (SAR) was estimated between 8 and 40 W / g. / Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades estruturais e magnéticas em nanoestruturas Fe3o4@Agx (x=0,1,5 and 10%), sintetizadas pelos métodos de decomposição térmica (DT) e de co-precipitação (CP). As amostras foram caracterizadas estruturalmente através de medidas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os padrões de DRX indicam a presença da fase cristalina de Fe3o4 para todas as amostras, mas nas amostras aonde foi inserida a Ag há presença de uma outra fase cristalina, ou seja, a fase da Ag. O tamanho médio dos cristalitos estimados utilizando a largura à meia altura dos picos de DRX e a equação de Scherrer, mostra que as nanoestruturas não sofreram alterações consideráveis de tamanho após o acréscimo da Ag, mesmo com o aumento da concentração de Ag para ambos os métodos. As imagens de MET obtidas para as amostras sintetizadas via DT revelam que as nanoestruturas apresentam formatos praticamente esféricos e com tamanhos médios de 3 nm, que estão de acordo com os tamanhos estimados por DRX. Análises termogravimétricas foram utilizadas para estimar as perdas de massa de orgânicos presente nas amostras e assim realizar a normalização das medidas de magnetização. A caracterização magnética foi feita através de medidas de magnetização em função do campo magnético (MvsH) e da temperatura no modo Zero Field Cooling – Field Cooling (ZFC/FC). Estas medidas indicam que as amostras apresentam um comportamento superparamagnético a partir de 220 K. A realização de ajustes nas curvas ZFC/FC permitiu verificar que a constante de anisotropia magnética diminui com a concentração de Ag. Também foram realizadas medidas de hipertermia magnética nas amostras sintetizadas via CP e através das análises foi estimada a taxa de absorção específica (SAR), com valores entre 8 e 40 W/g. / São Cristóvão, SE

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2017-09-11T13:58:47Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcus Vinícius Araújo - 2017.pdf: 21442655 bytes, checksum: 3698012eda944b8f418aebe11accbd00 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-09-15T15:45:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcus Vinícius Araújo - 2017.pdf: 21442655 bytes, checksum: 3698012eda944b8f418aebe11accbd00 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-15T15:45:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcus Vinícius Araújo - 2017.pdf: 21442655 bytes, checksum: 3698012eda944b8f418aebe11accbd00 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-07-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Nanoparticles based on Mn-ferrite, Mn1−xAxFe2O4, doped with copper, magnesium and cobalt (A = Cu, Mg ou Co) were synthesized by hydrothermal method under pressure, with X varying from 0 to 0, 5. Magnetic fluids stable in physiological conditions were obtained surface-coating the nanoparticle with citric acid. X-ray diffraction confirmed the spinel structure. Energy dispersive spectroscopy (EDS) confirmed the success of the synthesis of the mixed ferrite, where the element composition agreed with the value expected within an error of 10%. Transmission electron microscopy showed sphericalshaped nanoparticles, while magnetization data at room temperature allowed the analysis of the coercivity field (Hc) and the saturation magnetization (Ms). Ms decreased with the increase of X for the Cu and Mg doped samples, while the opposite effect was observed for Co doped nanoparticles. Hc increased the higher the X value for all the samples. The effect on the Cu and Mg-doped ferrites are explained by the increase in particle size. However, the Co-doped samples, showed a diameter increasing the higher X, but Hc also increased. In this case the Hc behavior is explained by the increase concentration of Co and its effect on the magnetic anisotropy which increases for higher Co content. The magnetic hyperthermia efficiency of the magnetic fluids, for all samples, were investigated in a field amplitude ranging from 50 Oe to 170 Oe and frequencies from 110 kHz up to 990 kHz. The hyperthermia efficiency decreased with X increasing, considering the case of 130Oe and 333 kHz, which indicates that at this experimental condition undoped Mnferrite nanoparticles are better for hyperthermia. In most of the samples it was observed that the efficiency scaled with the square of the field amplitude, which is in accordance with Linear Response Theory (LRT). In addition, the hyperthermia frequency dependence study showed a saturation effect, for some samples, at a frequency higher than 600 kHz. The experimental data as function of frequency were susccessfully curve fitted with the LRT model using 2 free parameters related to the effective relaxation time ( ef ) and the equilibrium susceptibility ( 0). In particular, for theMn-ferrite sample for a field of 130Oe it is found ef = 5, 2 · 10−7s and 0 = 0, 028. The value of ef can be explained using an effective magnetic anisotropy value of 2·105 erg/cm3. The value is one order of magnitude higher than the bulk value, and allowed one to estimate the surface anisotropy contribution to in the order of 0, 04 erg/cm2. On the other hand, a linear chain formation model, for this sample consisted of a trimer (3 nanoparticles), can also explain the increase of the effective anisotropy. Moreover, we found a 0 value lower than the estimated Langevin susceptibility. In order to explain this, a new model, valid in the linear regime, was developed considering the contribution from blocked nanoparticles. Indeed, the analysis of hyperthermia data using this model indicates that the contribution to heat generation spans from 34.7% of the nanoparticles for a field of 110 Oe up to 52.5% at 170 Oe. / Nanopartículas à base de ferrita de Mn, Mn1−xAxFe2O4, dopadas com cobre, magnésio ou cobalto (A = Cu, Mg ou Co) foram sintetizadas pelo método hidrotermal sob pressão, com X variando de 0 até 0, 5. Posteriormente, fluidos magnéticos estáveis em pH fisiológico foram obtidos recobrindo a superfície das nanopartículas com ácidocítrico. A caracterização estrutural por raios-X confirmou a fase cristalina do tipo espinélio. A técnica de espectroscopia de energia dispersiva confirmou o sucesso da síntese de ferrita mista, quanto a sua composição, com um erro de até 10%. Microscopia eletrônica de transmissão revelou formação de nanopartículas esféricas, enquanto medidas de magnetização a temperatura ambiente permitiram uma análise do campo coercitivo (Hc) e da magnetização de saturação (Ms). Ms caiu com aumento de X para amostras dopadas com Cu e Mg, enquanto o oposto foi observado para Co. O Hc cresceu com o aumento de X para todas as amostras. Para as amostras dopadas com Cu e Mg tal efeito é explicado pelo aumento do diâmetro das nanopartículas. No caso das amostras dopadas com Co, o diâmetro caiu com X crescendo, mas Hc aumentou. Neste caso o comportamento do Hc é explicado pela maior contribuição a anisotropia magnética aumentando a proporção de Co na ferrita. A eficiência da hipertermia magnética (EHM) dos fluidos magnéticos, de todas as amostras, foi avaliada numa faixa de amplitude de campo de 50 Oe à 170 Oe para frequências variando entre 110 kHz à 990 kHz. A EHM caiu com X aumentando para H0 = 130 Oe e f = 333 kHz, o que indica, nesta condição experimental, que a ferrita de Mn é a amostra mais eficiente para hipertermia. A maior parte das amostras apresentou um EHM escalando com o quadrado da amplitude de campo magnético, em concordância com o esperado pela Teoria do Regime Linear (TRL). O estudo da EHM em função da frequência (f) revelou que algumas amostras apresentam saturação para f > 600 kHz. Os dados experimentais de hipertermia em função da frequência foram ajustados com sucesso, para todas as amostras, usando apenas 2 parâmetros livres relacionados ao tempo de relaxação efetivo ( ef ) e a susceptibilidade de equilíbrio ( 0). Em particular, para a amostra de ferrita de Mn e H0 = 130 Oe encontramos ef = 5, 2 · 10−7 s e 0 = 0, 028. O valor obtido para ef pode ser explicado para uma anisotropia magnética efetiva com 2 · 105 erg/cm3. Este valor é uma ordem de grandeza maior que o do bulk, e permite estimar uma anisotropia de superfície da ordem de 0, 037 erg/cm2. Por outro lado, a formação de cadeias lineares, contendo 3 partículas, também é capaz de explicar o aumento da anisotropia. O valor encontrado para 0 é menor que aquele estimado para a susceptibilidade de Langevin. Para explicar tal resultado, um novo modelo, válido no regime linear, foi desenvolvido considerando a contribuição de partículas bloqueadas. Neste caso, foi possível estimar, pela análise da EHM em função da frequência, que a fração de partículas contribuindo para a geração de calor sobe de 34, 7% em H0 = 110 Oe para 52, 5% em 170 Oe.

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-02-15T12:23:24Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nícholas Zufelato - 2012.pdf: 2835862 bytes, checksum: 9d1149314ab7a9df2da0b228aeeed37b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-02-15T12:55:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nícholas Zufelato - 2012.pdf: 2835862 bytes, checksum: 9d1149314ab7a9df2da0b228aeeed37b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-15T12:55:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nícholas Zufelato - 2012.pdf: 2835862 bytes, checksum: 9d1149314ab7a9df2da0b228aeeed37b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2012-05-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work investigated the magneto-thermal properties of manganese ferrite-based nanoparticles. The nanosctructures were synthesized by the coprecipitation method. Three samples were studied, namely: non passivated (2A), passivated (2B), and passivated with citrate coating molecules (2B cit). The particles were characterized by x-ray diffraction (XRD), transmission eléctron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometer (VSM) and electron magnetic resonance (EMR). The non-coated samples showed similar diameter and saturation magnetization values, while the citrate-coated sample showed striking diferente values. In particular, the 2B cit sample showed lower values of particle size (determined from Scherrer relation), saturation magnetization and magnetic anisotropy. Those results corroborate with a core-shell nanoparticle model. The magnetic hyperthermia studies, perfomed around 300kHz, revealed that sample 2B had a higher magneto-thermal effiency when compared with the 2B cit one. Dynamic hysteresis curves, obtained within the linear response regime, were capable to explian qualitatively the experimental data. The phenomena was related to a lower magnetic anisotropy for the 2B cit nanoparticles. In addition, the biocompatible magnetic colloid (2B cit) showed SAR values around 50 W/g of MnFe 2 O 4 at the high field limit. However, differently from results reported in the literature, based upon magnetite/maghemite nanoparticles, saturation is achieved at a lower magnetic field amplitude. This suggest that this type of material has great biomedical potential for low-field magnetic hyperthermia applications, which might be necessary in order to inhibit harmful eddy currents inside the patient’s body. / Neste trabalho investigamos as propriedades magneto-térmicas de nanopartículas à base de ferrita de manganês. As nanopartículas foram sintetizadas pelo método de coprecipitação. Três amostras foram investigadas, são elas: nanopartículas não passivadas (2A), passivadas (2B) e passivadas recobertas com moléculas de citrato (2B cit). As nanoestruturas foram caracterizadas por difração de raios-X (DRX). microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetometria de amostra vibrante (VSM) e ressonância magnética eletrônica (RME). As amostras não recobertas apresentaram valores de diâmetro e magnetização de saturação semelhantes, enquanto que uma significativa alteração foi evidenciada na amostra recoberta. Esta amostra (2B cit) apresentou valores de diâmetro (utilizando a relação de Scherrer), constante de anisotropia e magnetização menores que as não recobertas. Tais resultados corroboram para a formação de uma nanopartícula do tipo core-shell. Os estudos de magnetohipertermia, realizados em torno de 300kHz, revelaram, ainda, que a amostra 2B apresenta uma eficiência magneto-térmica bem maior que a 2B cit. Curvas de histerese dinâmica, usando a teoria do regime linear, foram capazes de explicar qualitativamente tais resultados. O fenômeno foi explicado pela menor anisotropia magnética da amostra 2B cit. Adicionalmente, o fluido magnético biocompatível (amostra 2B cit) apresentou um SAR em torno de 50 W/g de MnFe 2 O 4 no limite de alto campo. Entretanto, diferentemente de outras amostras da literatura à base de magnetita/maguemita, a saturação foi alcançada em baixa amplitude de campo magnético. Isto sugere, que esta amostra, possui grande potencial biomédico em aplicações de hipertermia magnética com baixa amplitude de campo, as quais são desejáveis para inibir possíveis correntes parasitas em tecidos sadios.

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: Italo Odone Mazali / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:56:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Corbi_FabianaCristinaAndrade_D.pdf: 10094232 bytes, checksum: 10529e501237e454e749493b87002f92 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Na busca de um material multifuncional, esta Tese propõe a síntese de uma nanoestrutura hierárquica caroço@casca, sendo o caroço de magnetita e a casca de sílica mesoporosa. Desta combinação surge uma plataforma magneto-porosa que, além das propriedades magnéticas, pode apresentar outras propriedades de acordo com a espécie incorporada na camada de sílica. As partículas do caroço magnético foram obtidas via síntese solvotérmica a partir de cloreto de ferro(III) controlando-se a fase cristalina e a morfologia. A casca de sílica mesoporosa foi obtida via método sol-gel a partir do tetraetilortossilicato (TEOS), sendo o brometo de cetiltrimetilamônio o agente direcionador na formação dos poros. A fase cristalina foi caracterizada por medidas de difração de raios X (XRD), espectroscopia no infravermelho (IR) e Raman, e termogravimetria (TGA/DTA). A morfologia e a nanoestruturação do sistema foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM), enquanto que as propriedades magnéticas foram determinadas por magnetometria de amostra vibrante (VSM), SQUID e hipertermia magnética. Em um primeiro momento, investigou-se a potencialidade do sistema no carregamento e liberação de fármacos utilizando-se um fármaco antibacteriano, a levofloxacina. Para a plataforma carregada com levofloxacina foram realizados ensaios de atividade antibacteriana, os quais demonstraram que o sistema apresenta atividade contra cepas Gram-positivas e Gram-negativas. Ensaios de citotoxicidade mostraram que tanto as partículas de magnetita quanto a plataforma magneto-porosa não são citotóxicas para células saudáveis (NIH/3T3) o que viabiliza sua aplicação biológica. O complexo luminescente diaquatris(tenoiltrifluoroacetonato)európio(III) foi incorporado à plataforma e o monitoramento do tempo de vida da emissão do complexo em função da temperatura revelou que o sistema funciona como uma sonda de temperatura, considerando-se que foi obtida uma variação linear de temperatura na faixa de interesse biológico (entre 36-45 °C). Nas medidas de hipertermia magnética a plataforma magneto-porosa elevou a temperatura da água em 8 °C. Aliando a este resultado à propriedade de sonda de temperatura, teríamos um termômetro que poderia ser utilizado in situ em procedimentos de terapia do câncer por aquecimento. Portanto, o conjunto de resultados obtidos revela que foi possível obter uma plataforma magneto-porosa multifuncional, e que diferentes ensaios podem ser realizados com o sistema visando diversas aplicações / Abstract: Due to the high versatility, the core@shell nanostructures represent a class of materials in the interface between chemistry and different areas, in which they find applications. Among them, the biomedical and pharmaceutical, catalysis and photoluminescence applications can be emphasized. Searching for a multifunctional material, this Thesis proposes the synthesis of a hierarchical nanostructure core@shell, being the core of magnetite and the shell of mesoporous silica. From this arrangement a magneto-porous platform is obtained, in which besides the magnetic property other properties can be achieved according to the species incorporated into the silica layer. The magnetic core was obtained by solvothermal synthesis from iron(III) chloride by controlling the crystalline phase and morphology. The shell of mesoporous silica was obtained by the sol-gel method from tetraethylorthosilicate (TEOS), being the cetyltrimethylammonium bromide the directing agent in the formation of pores. The crystalline phase was characterized by X-ray diffraction (XRD) measurements, infrared (IR) and Raman spectroscopies and thermogravimetry (TGA/DTA). The morphology and the nanostructure of the system were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), while the magnetic properties were determined by vibrating magnetometry sample (VSM), SQUID and magnetic hyperthermia. At first, we investigated the potential of the system in the loading and releasing of drugs using the antibiotic levofloxacin. Antibacterial assays have demonstrated that the system is active against Gram-positive and Gram-negative bacterial strains. Cytotoxicity assays showed that the particles of magnetite and the magneto-porous platform are not cytotoxic to healthy cells (NIH/3T3), which enables its biological application. The diaquatris(tenoyltrifluoroacetonate)europium(III) luminescent complex was incorporated into the platform and studies of monitoring lifetime of the emission of the complex as a function of temperature revealed that the system operates as a temperature probe, since a linear variation was observed in the temperature range of biological interest (between 36-45 °C). In magnetic hyperthermia measurements, in the presence of the magneto-porous platform the water temperature was elevated by 8 ° C. Combining this result to the property of temperature probe, we could have a thermometer that may possibly be used in situ in cancer therapy procedures by heating. Therefore, the set of results show that it is possible to obtain a magneto-porous multifunctional platform and different assays may be performed with the system aiming for diverse applications / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutora 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

La hipertermia es una técnica de aplicación oncológica comúnmente utilizada en la lucha contra el cáncer que consiste en el calentamiento de los tejidos enfermos a una temperatura entre 40 oC a 48 oC. Su finalidad es la de debilitar y conducir a una muerte natural las células enfermas mediante apoptosis. Desde las primeras aplicaciones de esta técnica, la hipertermia ha progresado sustancialmente, focalizándose cada vez más en la zona tumoral. En dicha evolución, la nanotecnología ha supuesto un gran avance. El reducido tamaño de estos nuevos materiales ha permitido realizar tratamientos mucho más focalizados, pudiendo trabajar incluso a nivel celular. Al contrario que ocurría con las técnicas convencionales, en la hipertermia mediada por nanopartículas, el calor producido mana de dentro de tumor hacia fuera, mejorando sustancialmente la técnica. El presente trabajo se centra en el desarrollo de dos equipos capaces de interactuar sobre nanocompuestos diseñados en laboratorio. Ambos han sido confeccionados para ser utilizados en ensayos in vitro de hipertermia y de liberación controlada de medicamentos. Para ello se ha desarrollado un dispositivo láser, capaz de interaccionar con nanopartículas de oro y un equipo de inducción electromagnética, útil para la excitación de nanopartículas magnéticas. Tras su implementación se han realizado distintas experiencias, destinadas por un lado a verificación de las especificaciones y a la validación en pruebas de campo de los prototipos. A lo largo de los distintos capítulos se explica de forma razonada su elaboración e implementación, tanto de los equipos principales como la de sus accesorios auxiliares. / Hyperthermia is an oncological treatment frequently used that consists of warming ill tissues above 40oC to 48oC. The purpose of this is to weaken and lead the ill cells into a natural death by apoptosis. Hyperthermia has successfully progressed since its first applications focussing more on the tumour area. In this evolution nanotechnology has supposed a huge improvement. The small size of these new materials has allowed to carry out treatments much more focussed. In contrast to conventional techniques, in hyperthermia by nanoparticles, the heat produced flows from inside to outside of the tumour, which substantially improves the technique. This work is focussed on the development of two devices capable to interact with designed nano-composite in laboratory. Both devices have been made to be used in vitro hyperthermia essays and controlled release drug. To get these results a laser device able to interact with gold nanoparticles and an induction electromagnetic device has been developed, useful for exciting magnetic nanoparticles. After its implementation different experiences have been performed, on the one hand to verify the specifications and on the other hand to validate the prototypes in field tests. Through the different chapters, the elaboration and implementation of both the main equipment and its auxiliary accessories are well-reasoned. / La hipertèrmia és una tècnica d'aplicació oncològica comunament utilitzada en la lluita contra el càncer que consisteix en el calfament dels teixits malalts a una temperatura entre 40 °C a 48 °C. La seua finalitat és la de debilitar i conduir a una mort natural les cèl·lules malaltes per mitjà d'apoptosi. Des de les primeres aplicacions d'aquesta tècnica, la hipertèrmia ha progressat substancialment, focalitzant-se cada vegada més en la zona tumoral. En aquesta evolució, la nanotecnologia ha suposat un gran avanç. La reduïda dimensió d'aquests nous materials ha permés realitzar tractaments molt més focalitzats, podent treballar inclús a escala cel·lular. Al contrari que ocorria amb les tècniques convencionals, en la hipertèrmia mitjançada per nanopartícules, la calor produïda brolla de dins de tumor cap a fora, millorant substancialment la tècnica. El present treball se centra en el desenrotllament de dos equips capaços d'interactuar sobre nano compostos dissenyats en laboratori. Ambdós han sigut confeccionats per a ser utilitzats en assajos in vitro d'hipertèrmia i d'alliberament controlada de medicaments. Per això s'ha desenvolupat un dispositiu làser, capaç d'interaccionar amb nanopartícules d'or i un equip d'inducció electromagnètica, útil per a l'excitació de nanopartícules magnètiques. Després de la seua implementació s'han realitzat distintes experiències, destinades per un costat a la verificació de les especificacions i a la validació en proves de camp dels prototips. Al llarg dels distints capítols s'explica de forma raonada la seua elaboració i implementació, tant dels equips principals com la dels seus accessoris auxiliars. / Montes Robles, R. (2018). Diseño y desarrollo de sistemas electrónicos de hipertermia y liberación controlada para aplicaciones bioquímicas y farmacológicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/101285