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Previous issue date: 2015-12-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / The purpose of this project is to synthesize and characterize heterostructures composed by manganese
ferrite nanoparticles (MnFe2O4 NPs) and gold nanoparticles (Au NPs) able to: 1) respond to external
alternating magnetic fields, what would enable their use in cancer diagnostic as contrast agentes for
magnetic resonance imaging, as well as in cancer treatment via magnetic hyperthermia; 2) respond to
eletromagnetic radiation, what would enable their use in cancer diagnostic as contrast agents for X-ray
computed tomography (CT), as well as in cancer treatment via photothermal hyperthermia. We evaluate
four MnFe2O4-Au heterostructures synthesis protocols. On Protocol 1, we use part of the energy of a laser
beam (808 nm, 800 mW) to promote the nucleation of Au NPs at the surface of previously synthesized
MnFe2O4 NPs covered by DMSA (dimercaptosuccinic acid). On Protocol 2, we use part of the energy of an
alternating magnetic field (333,8 kHz, 17 mT) to promote this nucleation. We also perform an analysis of
the influence of MnFe2O4 NPs covering layer, by comparing the ionic surfactants DMSA and sodium
citrate. On Protocols 3 and 4, both the magnetic cores (MnFe2O4 NPs) and the metalic cores (Au NPs) are
previously synthesized. Therefore, three Au NPs synthesis methods are evaluated. On Protocol 3, we
promote the coupling between Au NPs and MnFe2O4-DMSA NPs using part of the energy from the same
laser beam used on Protocol 1. On Protocol 4, we promote the coupling between cysteine-covered Au NPs
and lysine-covered MnFe2O4 NPs via peptidic reaction between these two aminoacids. Finally, we conduct
a comparative analysis between magnetic and photothermal hyperthermia, proposing a method for the
determination of the optical SLP (Specific Loss Power). Moreover, we submit some of our samples to CT
imaging. Protocol 1 is the best one in terms of covering the magnetic core by Au NPs. Protocol 2 allows the
nucleation of Au NPs with diameters greater than the ones obtained via Protocol 1. Protocols 3 and 4 offer
nanostructures with better potential with respect to their use as contrast agents in CT. However, the final
yield of all four protocols is very low. Comparing magnetic and photothermal hyperthermia, we verify that
the optical SLP is two to three orders of magnitude greater than the magnetic SLP under the assessed
conditions, what suggests that protocols using laser beams have more energy available for the
nucleation/coupling of Au NPs at the surface of MnFe2O4 NPs than those using alternating magnetic fields
or simple heating on hot plate. / Este trabalho tem por objetivo sintetizar e caracterizar heteroestruturas compostas por nanopartículas de
ferrita de manganês (NPs de MnFe2O4) e nanopartículas de ouro (NPs de Au), capazes de: 1) responder à
aplicação de um campo magnético alternado, podendo ser utilizadas no diagnóstico de cânceres enquanto
agentes de contraste no imagiamento por ressonância magnética, bem como em seu tratamento via
hipertermia magnética; 2) responder à aplicação de radiação eletromagnética, podendo ser utilizadas no
diagnóstico de cânceres como agentes de contraste no imagiamento por tomografia computadorizada de
raios-X (CT), bem como em seu tratamento via hipertermia fototérmica. Nesse sentido, avaliamos quatro
protocolos de síntese de heteroestruturas MnFe2O4-Au. No Protocolo 1, utilizamos parte da energia de um
feixe de luz laser (808 nm, 800 mW) para promover a nucleação de NPs de Au à superfície de NPs de
MnFe2O4 previamente sintetizadas, recobertas por DMSA (ácido dimercaptosuccínico). No Protocolo 2,
utilizamos parte da energia de um campo magnético alternado (333,8 kHz, 17 mT) para promover essa
nucleação. Fazemos também uma análise da influência da camada de cobertura das NPs de MnFe2O4,
comparando os surfactantes iônicos DMSA e citrato de sódio.Nos Protocolos 3 e 4, tanto os núcleos
magnéticos (NPs de MnFe2O4) quanto os núcleos metálicos (NPs de Au) são previamente sintetizados.
Para tanto, três métodos de síntese de NPs de Au são avaliados. No Protocolo 3, promovemos o
acoplamento de NPs de Au a NPs de MnFe2O4-DMSA utilizando parte da energia proveniente do mesmo
feixe de luz laser utilizado no Protocolo 1. No Protocolo 4, promovemos o acoplamento de NPs de Au
recobertas por moléculas cisteína a NPs de MnFe2O4 recobertas por moléculas de lisina via reações
peptídicas entre esses dois aminoácidos. Finalmente, fazemos um estudo comparativo entre hipertermia
magnética e hipertermia fototérmica, sugerindo um método para determinação do SLP (Specific Loss
Power) óptico. Além disso, submetemos algumas de nossas amostras ao imagiamento por CT. O Protocolo
1 é o melhor do ponto de vista do recobrimento do núcleo magnético por NPs de Au. O Protocolo 2 permite
a nucleação de NPs de Au com diâmetros superiores àqueles obtidos via Protocolo 1. Os Protocolos 3 e 4
oferecem nanoestruturas com melhor potencial quanto à sua utilização como agentes de contraste em CT.
Entretanto, o rendimento de todos os protocolos avaliados é muito baixo. Na comparação entre hipertermia
magnética e fototérmica, verificamos que o SLP óptico é de duas a três ordens de grandeza superior ao SLP
magnético nas condições avaliadas, o que indica que protocolos que fazem uso de luz laser dispõem de mais
energia para a nucleação/acoplamento de NPs de Au à superfície de NPs de MnFe2O4 do que aqueles que
fazem uso de campos magnéticos alternados ou simples aquecimento em chapa térmica.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/6892 |
| Date | 14 December 2015 |
| Creators | Sousa Júnior, Ailton Antônio de |
| Contributors | Bakuzis, Andris Figueiroa, Bakuzis, Andris Figueiroa, Lima, Emília Celma de Oliveira, Castro, Marcos Antônio de, Mendanha Neto, Sebastião Antônio |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Fisica (IF), UFG, Brasil, Instituto de Física - IF (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 3162138865744262028, 600, 600, 600, 600, 600, 600, -4029658853652049306, 4652787352762697830, 2075167498588264571, -2555911436985713659, -961409807440757778 |
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