Sinteza și Caracterizarea Nanoparticulelor de Maghemită pentru Diagnosticarea Organismelor Vii

I. Introducere

Nanoparticulele magnetice funcționalizate sunt utilizate în mai multe aplicaţii biomedicale, cum ar fi transportul de medicamente, separarea magnetică a celulelor, imagistică medicală (RMI) și agenți de contrast pentru diagnosticare.

Deşi există mai multe tipuri de nanoparticule magnetice interesante, particulele magnetice de oxid de fier, Fe2O3 -magnetita și forma sa oxidată maghemita (γ-Fe2O3), au atras o atenție mai mare deoarece sunt non-toxice și mai stabile din punct de vedere termic. Aceste elemente fac din acest tip de nanoparticule, unul dintre cele mai studiate materiale pentru aplicațiile biomedicale.

Studiul la scara nanometrică în domeniile materialelor magnetice este de interes atât fundamental cât și tehnic, având în vedere dimensiunea lor mică, proprietățile lor magnetice ce depind puternic de mărimea nanocristalelor (cu mărime caracteristică între 1 si 100 nanometri).

Utilizarea nanoparticulelor magnetice de oxid de fier (MNP) în aplicațiile terapeutice și de diagnosticare sunt subliniate mai sus, estimându-se o creștere considerabilă în ultimele decenii. Imagistica prin rezonanţă magnetică (IRM), prezintă un contrast diferențial excelent al țesuturilor moi, ceea ce ne permite să facem diferența între țesutul sănătos și cel cu anomalii, cum ar fi tumori.

În oncologie, nanoparticulele magnetice (MNP) sunt utilizate pentru a ajuta la aflarea stadiului bolii, putând astfel planifica tratamentul și evalua răspunsul tumorilor la terapie. În scopul utilizării în probleme legate de timpul de înjumătățire și de eliberare în sistemul reticulo-endotelial (RES), MNPs sunt modificate la suprafață prin acoperire cu diverși polimeri biocompatibili cum ar fi dextranul, dextrinul, alcoolul polivinilic.

În scopul de a asigura stabilitatea și reproductibilitatea coloizilor biocompatibili bazați pe nanoparticulele de oxid de fier, este important să se monitorizeze şi să se controleze compoziţia și uniformitatea lor.

Stabilitatea, biocompatibilitatea și proprietățile relaxometrice ale acestor coloizi pe bază de oxid de fier, sunt afectate de distribuția particulelor, cât și de învelirea la suprafață a particulelor aflate în soluție. Cele mai frecvente materiale folosite pentru acoperirea coloizilor biocompatibili pe bază de oxid de fier sunt derivate de dextran, un polietilen-glicol.

Acest lucru exprimă efortul de a înțelege natura interacțiunilor dextranului cu suprafața oxidului de fier, datorită importanței sale în influența timpului de rezidență al nanoparticulelor în sânge, înainte de curățire și, prin urmare, timpul său de acționare.

Această lucrare descrie sinteza și caracterizarea fizico-chimică a nanoparticulelor de oxid de fier, folosind difracția de raxe X (XRD). Morfologia și forma nanoparticulelor de oxid de fier au fost studiate cu ajutorul microscopiei electronice în transmisie (MET). Prezența dextranului a fost pusă în evidență cu ajutorul spectroscopiei infraroșu cu transformată Fourier (FT-IR) și analiza termică (TG/DTA). Biocompatibilitatea oxidului de fier acoperit cu dextran, a fost evaluată prin viabilitatea și morfologia celulelor hepatice Hep G2. Citotoxicitatea nanoparticulelor maghemite acoperite de dextran pe celulele Hep G2, a fost verificată prin testul MTT.

II. Sinteza si tehnici experimentale

II.1. Sinteza oxidului de fier ferofluid

Nanoparticulele de maghemită au fost preparate prin co-precipitare în conformitate cu [8-11]. Clorura feroasă (FeCl2-4H2O) în 2M HCl și clorura ferică (FeCl3-6H2O) au fost amestecate la 100°C, în raport stoichiometric / .

Amestecul a fost barbotat în 200 ml soluție de NaOH, sub o riguroasă amestecare pentru 30 de minute. Precipitatul de magnetită (negru, imediat format) a fost transformat în particule de γ-Fe2O3 prin oxidare cu HNO3 și soluție de FeNO3, în conformitate cu [11-12].

Precipitatul acid a fost separat prin decantare pe un magnet. Separarea particulelor de surnajant (lichid), s-a realizat prin centrifugare (6000rpm), spălare în acetonă și dispersare în apă distilată la pH=2.5. Într-o etapă finală, produsul obţinut a fost amestecat în proporţii diferite cu soluţii diferite de polimer pentru a obține oxid de fier acoperit cu dextran.

Pentru investigaţii biologice, pH-ul a fost ajustat la 7 utilizând o solutie de amoniac. Conţinutul de fier al suspensiilor a fost determinat prin titrare redox, în esenţă, aşa cum este descris [13]. Probele au fost investigate pentru raportul r= polimer/masa de fier= 20.