Influência dos modificadores no método do poliol na hipertermia magneticamente induzida e na biocompatibilidade de nanopartículas ultrafinas de magnetita

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 7860 (2023) Cite este artigo

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Nanopartículas de magnetita (Fe3O4 NPs) são amplamente testadas em várias aplicações biomédicas, incluindo hipertermia magneticamente induzida. Neste estudo, a influência dos modificadores, ou seja, urotropina, polietileno glicol e NH4HCO3, no tamanho, morfologia, efeito de hipertermia magneticamente induzida e biocompatibilidade foram testados para Fe3O4 NPs sintetizados pelo método de poliol. As nanopartículas foram caracterizadas por uma forma esférica e tamanho semelhante de cerca de 10 nm. Ao mesmo tempo, sua superfície é funcionalizada por trietilenoglicol ou polietilenoglicol, dependendo dos modificadores. As Fe3O4 NPs sintetizadas na presença de urotropina tiveram a maior estabilidade coloidal relacionada ao alto valor positivo do potencial zeta (26,03 ± 0,55 mV), mas foram caracterizadas pela menor taxa de absorção específica (SAR) e poder de perda intrínseca (ILP). O maior potencial nas aplicações de hipertermia tem NPs sintetizados usando NH4HCO3, para os quais SAR e ILP foram iguais a 69,6 ± 5,2 W/ge 0,613 ± 0,051 nHm2/kg, respectivamente. Sua possibilidade de aplicação foi confirmada para uma ampla gama de campos magnéticos e por testes de citotoxicidade. A ausência de diferenças na toxicidade para fibroblastos dérmicos entre todos os NPs estudados foi confirmada. Além disso, não foram observadas alterações significativas na ultraestrutura das células fibroblásticas, exceto pelo aumento gradual no número de estruturas autófagas.

As nanopartículas de magnetita são um dos nanomateriais mais promissores em aplicações médicas de acordo com suas propriedades físico-químicas únicas e biocompatibilidade1,2. Além disso, as NPs de Fe3O4 podem ser sintetizadas em vários tamanhos, formas e na forma de estruturas core-shell, nas quais as cascas podem ser inorgânicas ou à base de polímeros3,4,5. Os diversos métodos de síntese e protocolos de modificação foram propostos na literatura para sintetizar até mesmo plataformas multifuncionais dedicadas à nanomedicina. Além disso, vários fatores, não apenas morfológicos, como dopagem e funcionalização de superfície, alteram as propriedades e modificam a faixa de aplicabilidade das nanopartículas de magnetita. Apesar de seu possível uso na medicina como contraste de ressonância magnética, sistemas de liberação de drogas, agentes anticancerígenos e hipertermia6,7, sua faixa de aplicação é muito mais ampla e inclui catálise8, adsorção de metais pesados9, absorção de micro-ondas10 e supercapacitores11.

A modificação da morfologia e composição química da superfície das nanopartículas de magnetita pode ser realizada durante a etapa de síntese e posteriormente. Roca et al.3 mostraram que a forma das nanopartículas pode ser controlada de algumas maneiras, inclusive modificando os precursores da fonte de ferro e usando modificadores orgânicos selecionados. Além disso, o tamanho e a funcionalização espontânea da superfície da nanopartícula de magnetita podem ser controlados no método de coprecipitação usando vários modificadores orgânicos, como dextrina e ácidos orgânicos (tartárico e cítrico)12. Enquanto a forma e o tamanho das NPs de Fe3O4 influenciam tanto na biocompatibilidade quanto no efeito de hipertermia magneticamente induzida, a funcionalização de sua superfície permite a síntese de nanopartículas hidrofóbicas ou hidrofílicas13,14,15,16. Geralmente, as nanopartículas de magnetita devem ser hidrofílicas em aplicações biomédicas para formar uma dispersão estável à base de água. Para isso, a superfície da magnetita pode ser refuncionalizada, ou métodos de coprecipitação e poliol devem ser escolhidos para sintetizar nanopartículas com alta estabilidade coloidal17,18,19. Embora o método de coprecipitação seja um dos mais estudados com alto rendimento de síntese, as nanopartículas preparadas são aglomeradas e sua distribuição de tamanho é ampla. Consequentemente, o método de poliol é mais promissor em aplicações biomédicas. Neste caso, a superfície das nanopartículas pode ser funcionalizada pelo solvente redutor19 ou pela introdução na solução reacional de modificadores orgânicos como etilenodiamina, (3-aminopropil) trietoxissilano e ácido cítrico20,21,22. As nanopartículas de magnetita funcionalizadas podem ser usadas como contraste de ressonância magnética ou como agente na hipertermia induzida magneticamente.