Nanomateriais têm sido amplamente estudados, como resultado de suas propriedades físicas e químicas diferenciadas, que oferecem um grande número de possibilidades para aplicações em biomedicina, principalmente na terapia de câncer e no desenvolvimento de estratégias de diagnóstico não invasivo. O óxido de ferro superparamagnético (SPION) é o principal material estudado como agente de contraste para imagem por ressonância magnética, devido à sua capacidade de reduzir o tempo de relaxação transversal (T2) em diferentes tecidos e sua menor toxicidade que os complexos de Gd3+ e Mn2+ usados atualmente. Entretanto, o acumulo de SPIONs pode ser facilmente confundido com sinais referentes à calcificação, depósito de metais pesados e sangramentos, e a alta susceptibilidade magnética do material promove distorções na imagem. Assim, alguns aspectos são desejáveis em material para que este tenha potencial para substituir o SPION, tais como forma nanoparticulada, para fácil modificação de superfície e possibilidade de funcionalização com agentes biosseletivos, e contraste positivo em T1. As nanopartículas (NPs) antiferromagnéticas de MnO atendem a todos os requisitos necessários para substituir o óxido de ferro. As NPs de MnO foram sintetizadas a partir da decomposição térmica do acetilacetonato de manganês(II) em uma variação do método poliol modificado, resultando na formação de NPs com tamanho médio de 21 ± 3,9 nm. Foi realizada a substituição de ligantes de superfície para que se substituísse o ácido oleico adsorvido sobre o material por 3-aminopropiltrimetoxisilano (APTMS) e foi determinada a concentração de grupamentos amino sobre a superfície das NPs. Posteriormente, obteve-se uma estrutura do tipo \"core/shell\" dispersível em meio aquoso e biocompatível pela reação dos grupos amino livres com o carboxilato da carboximetil dextrana (CMDex). O potencial de superfície e a estabilidade coloidal das NPs funcionalizadas foram caracterizados por mobilidade eletroforética e por espalhamento de luz dinâmico em água deionizada e em condições que mimetizavam o sangue. As NPs apresentaram toxicidade em células cancerosas de carcinoma cervical humano (HeLa). Entretanto, não foi observada toxicidade significativa na linhagem de células não cancerosas NCTC clone L929. Tanto as NPs como sintetizadas quanto as recobertas com CMDex apresentaram controle de tamanho e forma, apresentando distribuição de tamanho compatível com o esperado para as aplicações em biomedicina. / Nanomaterials have been widely studied as a result of their interesting physical and chemical properties, which offer a large number of possibilities for applications in biomedicine mainly in cancer therapy and the development of strategies for non-invasive diagnosis. The superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) is the main studied material as contrast agent for magnetic resonance imaging (MRI) due to its ability to reduce the transverse relaxation time (T2) in different tissues and lower toxicity than Gd3+ and Mn2+ complexes currently used. However, this SPIONs accumulation can be confused with signals from calcification, bleeding or metal deposits, and the high magnetic susceptibility distorts the background image because its ferromagnetic behavior. Some aspects are desirable to replace SPIONs, such as nanoparticulate form for simple surface modification and labeling with targeting agents, and positive longitudinal T1 relaxation time contrast ability. The antiferromagnetic MnO NPs attend all these requirements and overcome the drawback of using SPION. In our study, MnO NPs were synthesized by the thermal decomposition of Mn(II) acetylacetonate by a variation of the modified polyol process resulting in spherical nanoparticles with average size of 21 ± 3,9 nm. The ligand-exchange step was used to replace the oleic acid adsorbed on the as-synthesized NPs surface by 3-aminopropyltriethoxysilane (APTMS) and the total free amine groups on the NPs surface was determined. After that, a biocompatible and water-dispersible core/shell structure was obtained by coating with carboxymethyl dextran (CMDex) using the free amine-terminal group from APTMS and the carboxylate groups present in the CMDex molecules conjungation. Surface potential and colloidal stability of these functionalized NPs were evaluated by electrophoretic mobility and dynamic light scattering techniques in both water and artificial blood by using the Simulated Body Fluid (SBF) medium. While the water-dispersible NPs have shown toxicity in the human cell line derived from cervical cancer (HeLa), they have not shown significantly cytotoxicity in the healthy fibroblast cells (cell line L929). Both the as-synthesized and coated NPs present controlled size and shape and the final NPs size distribution and magnetic properties are compatible with the expected for biomedical applications.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-17042012-165853 |
| Date | 24 February 2012 |
| Creators | Herbert Rodrigo Neves |
| Contributors | Laudemir Carlos Varanda, Miguel Jafelicci Junior, Valtencir Zucolotto |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Química, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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