Síntese por coprecipitação de magnetita modificada superficialmente por policaprolactona (PCL) e sua caracterização microestrutural e de propriedades para aplicação no tratamento de câncer

Abstract

O presente trabalho visou sintetizar nanopartículas (NPs) de magnetita e submetê-las a um tratamento por policaprolactona (PCL) para modifica-las superficialmente e torná-las mais bioestáveis. As NPs obtidas, com e sem polímero PCL, foram caracterizadas quanto a sua microestrutura, propriedades magnéticas e citotoxicidade, para avaliar sua possível aplicação futura no tratamento de câncer. Buscou-se avaliar os efeitos que as modificações de superfície feitas com o polímero PCL podem ter nas NPs de magnetita, em como as diferentes quantidades do polímero que vai servir como surfactante podem influenciar nas características e propriedades, e como isso impactaria no seu uso em possíveis aplicações biomédicas. As NPs de óxido de ferro foram sintetizadas pelo método de coprecipitação e posteriormente se adicionou polímero policaprolactona em diferentes molaridades. As NPs foram então caracterizadas por difração de raio X (DRX), para analisar sua cristalografia, realizando a espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) para avaliar a presença do revestimento de PCL, suas morfologias foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (M ET), o tamanho hidrodinâmico foi avaliado pelo método de espalhamento dinâmico de luz (DLS), seu comportamento magnético foi caracterizado pelo ensaio de VSM (Magnetômetro de Amostra Vibrante) e sua citotoxicidade para avaliar seu potencial biomédico foi investigado pelo ensaio de brometo de 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-difenil-2H-tetrazólio (MTT) e por meio de microscopia de fluorescência com marcação de células vivas e mortas. Foi possível observar nanopartículas de magnetita, com tamanho de cristalito médio entre 9 e 11nm, com a presença do polímero sendo confirmada por suas bandas características aparentes no FTIR. O VSM confirmou o comportamento superparamagnético das nanopartículas, mostrando que as alterações superficiais realizadas pelo polímero não afetaram essa propriedade, e os ensaios de viabilidade celular realizado com células-tronco mesenquimais (CTM) comprovaram a biocompatibilidade das nanopartículas sintetizadas, sugerindo condições de um possível uso como vetores para tratamento de câncer por hipertermia e como plataformas de carreamento (DDS) e liberação controlada de fármacos.

The present work aimed to synthesize magnetite nanoparticles (NPs) submitted to a polycaprolactone (PCL) treatment in order to make surface modifications that would increase the magnetic nanoparticle (MNP) biostability. The produced MNPs, with and without PCL polymer, were characterized in terms of their microstructure, magnetic and cytotoxic properties for further application for cancer treatment. We sought to evaluate the effects that surface variations made with the PCL polymer can have on NPs of magnetite, how the different polymer’s concentrations that serve as surfactants can influence the characteristics and proprieties, and how it affects their performance in possible biomedical applications. As the magnetite NPs were produced by the coprecipitation method, subsequently submitted to the polymer as a surfactant, in different amounts. The magnetite’s NPs were then characterized by X-ray diffraction (XRD), to analyze their crystallography, performing infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR) to assess the presence PCL presence. Their morphologies were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and transmission (MET), hydrodynamic sizes were analyzed by dynamic light scattering (DLS). The magnetic behavior was verified by the flow value mapping test on the sample magnetometer (VSM) and its cytotoxicity to assess its biomedical potential investigated by the 3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium (MTT) and by fluorescence microscopy with marking of live and dead cells. It was possible to observe magnetite nanoparticles, with an average crystal size between 9 and 11 nm, with the presence of polymer being confirmed by its bands of apparent in the FTIR. The VSM confirmed the superparamagnetic behavior of the nanoparticles, showing how surface changes made by the polymer not affected by this property, its hydrodynamic sizes decreased with higher amounts of polymer, and the cell viability tests carried out with mesenchymal stem cells (CTM) proved the biocompatibility of the synthesized nanoparticles, suggesting the conditions of use as vectors for cancer treatment by hyperthermia and as development platforms (DDS) and controlled drug release.