Synthesis and characterization of ultrasmall iron oxide magnetic colloids for biomedical applications

Zusammenfassung

Este trabajo estudia el desarrollo de nanopartículas magnéticas de óxido de hierro para aplicaciones biomédicas. En los últimos años, las nanopartículas magnéticas han llamado la atención de la comunidad médica debido a sus propiedades especiales relacionadas con el tratamiento y diagnóstico del cáncer. Estas aplicaciones potenciales de las nanopartículas magnéticas de óxido de hierro son analizadas en el capítulo 1 a fin de detectar necesidades reales y específicas en el campo de la biomedicina. Parece que son necesarias nanopartículas pequeñas y funcionalizables de maghemita con buenas propiedades magnéticas y estabilidad coloidal. En este capítulo además, resumimos los diferentes métodos de síntesis, analizando sus ventajas e inconvenientes, para determinar qué método de síntesis se adapta mejor a nuestras necesidades. Elegimos la pirolisis láser como el método más apropiado, ya que permite producir de forma continua y con bajo coste partículas muy pequeñas (<5 nm) y homogéneas sin necesidad de surfactantes o aditivos tóxicos. En el capítulo 3 recogemos los detalles experimentales sobre la síntesis de las nanopartículas mediante pirolisis láser y coprecipitación de sales en medio acuoso. Este último método de síntesis fue utilizado a fin de comprar las partículas sintetizadas por pirolisis láser con las que actualmente están disponibles comercialmente. Posteriormente, caracterizamos todas las muestras mediante las técnicas experimentales descritas en el capítulo 2. Las partículas producidas por pirolisis láser son polvos secos con propiedades, tanto magnéticas como coloidales, pobres. En el capítulo 4 optimizamos un tratamiento ácido que mejora estas propiedades. Se realiza un estudio sistemático variando las condiciones experimentales y caracterizando en detalle todas las muestras para llegar a comprender los cambios físico¿químicos que este tratamiento produce en las partículas. En ocasiones, como resultado de este tratamiento ácido pueden aparecer partículas de otras fases de óxido de hierro diferentes de la maghemita. Además, las partículas pueden agregarse empeorando la distribución de tamaños hidrodinámicos. Por tanto, los métodos de separación estudiados en el capítulo 5 son necesarios para mejorar la estabilidad coloidal y purificar las dispersiones producidas. Después recubrimos las partículas con diferentes moléculas que confieren estabilidad electrostática a pH fisiológico y poseen un grupo terminal activo que puede ser posteriormente funcionalizado con biomoléculas que proporcionen características especiales. El efecto del proceso de recubrimiento en las propiedades de las partículas se estudia en el capítulo 6. Para terminar, el interferón gamma (IFN¿¿) una molécula biológicamente activa, se adsorbió en la superficie de las partículas recubiertas como prueba de que las nanopartículas magnéticas sintetizadas por pirolisis láser pueden ser empleadas en aplicaciones biomédicas.