Synthesis of GAMMA-FE2O3-SIO2 composite nanoparticles targeting magnetic resonance imaging and magnetic hyperthermia applications

Resumen

La tesis describe la síntesis, caracterización y evaluación en aplicaciones biomédicas de nanopartículas compuestas de óxido de hierro y sílice. La síntesis de nanopartículas de maghemita (gamma-Fe2O3) se realizó por descomposición térmica de pentacarbonilo de hierro en presencia de ácido oleico como surfactante. Se caracterizó su forma, tamaño, fase cristalina, propiedades magnéticas, estabilidad en dispersiones coloidales, auto-ordenamiento en superficies planas, etc. Se desarrolló un método nuevo de recubrimiento de las nanopartículas de maghemita con sílice mediante química sol-gel y fluidos supercríticos. La síntesis y secado de la capa de sílice se realizó en fase supercrítica. El material resultante se compone de nanopartículas esféricas con un núcleo cristalino formado por el agrupamiento de nanopartículas de óxido de hierro y una capa externa de sílice. Se caracterizaron ampliamente con TEM, SEM, IR, XRD, DLS, magnetometría, relaxometría, entre otras técnicas. Los materiales magnéticos (las nanopartículas de maghemita y las nanopartículas compuestas de maghemita y sílice) se evaluaron como agentes de contraste para resonancia magnética de imagen y como mediadores de hipertermia magnética. Las nanopartículas de maghemita actúan como agentes de contraste positivo (alta relajatividad longitudinal y relativamente baja relajatividad transversal) y las nanopartículas compuestas de maghemita y sílice actúan como agentes de contraste negativo (muy baja relajatividad longitudinal y muy alta relajatividad transversal). Los valores de relajatividad transversal resultaron muy altos, mayores que los que presentan los agentes de contraste negativos comerciales. En la evaluación de hipertermia magnética se observó como ambos sistemas generan calor en presencia de un campo magnético alterno de diversas frecuencias y amplitudes, con valores de velocidad de absorción específica (SAR) similares a los publicados en la bibliografía para sistemas de óxido de hierro. Como novedad, se observó que los valores de SAR variaban con la concentración de hierro. La tesis también incluye una descripción de los proyectos paralelos llevados a cabo con materiales magnéticos como nexo común (óxido de hierro y cobalto).