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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Propriedades estruturais e magnéticas de nanopartículas superparamagnéticas multifuncionais de magnetita co-dopadas com manganês e zinco   : aplicações em hipertermia magnética, fototermia e mimetização enzimática  
Title Alternative: Structural and magnetic properties of multifunctional superparamagnetic magnetite nanoparticles co-doped with manganese and zinc   : applications in magnetic hyperthermia, photothermia and enzymatic mimetization  
Author: Massoni, Laura Bissoli de Mello, 1987-
Advisor: Mazali, Italo Odone, 1972-
Abstract: Resumo: Nanopartículas de magnetita (Fe3O4) têm sido amplamente estudadas nas últimas décadas para diversas aplicações em biomedicina. Neste trabalho, foram estudadas séries de nanopartículas de magnetita co-dopadas com Mn2+ e/ou Zn2+ com o objetivo de aumentar sua resposta magnética e suas propriedades de hipertermia. A síntese das nanopartículas magnéticas de composição nominal (ZnxMn0,4-xFe0,6)Fe2O4 foi realizada por método de co-precipitação na presença de polietilenoglicol (PEG) a 80°C em meio aquoso. A estrutura do tipo espinélio foi observada via difratometria de raios X e, por microscopia eletrônica de transmissão, observou-se que estas possuem aproximadamente 12 nm de tamanho e morfologia octaédrica truncada. Por magnetometria observou-se que a adição de Zn2+ e/ou Mn2+ na estrutura da magnetita contribuiu para o aumento da magnetização de saturação como esperado, sendo a amostra (Zn0,2Mn0,2Fe0,6)Fe2O4 aquela com maior valor de MS (80 emu g-1). Quanto às propriedades de hipertermia magnética, observou-se que a dopagem apenas com manganês levou ao maior aquecimento da série, enquanto que a dopagem com zinco levou uma diminuição considerável da hipertermia, além de que não há uma relação direta com os valores de MS. Algumas amostras também foram testadas como mimetizadores enzimáticos de peroxidase via colorimetria na decomposição de H2O2 na presença de TMB (3,3',5,5'-tetrametilbenzidina) e foi observado que a presença de PEG interfere fortemente na atividade catalítica, bem como uma possível oxidação dos íons Fe2+ a Fe3+ na superfície, fazendo com que a resposta fosse extremamente baixa a baixas concentrações de nanopartículas. Em maiores concentrações, os resultados são incertos. Outras nanopartículas de magnetita, de ~100 nm, foram sintetizadas pelo método solvotérmico e funcionalizadas com nanobastões de ouro e recobertas com polipirrol para aplicação em terapia fototérmica. Observou-se um aumento significativo na temperatura local com o sistema multifuncional na presença de laser a 808 nm, quando comparado à magnetita pura, atingindo ?T = 18ºC em 600 s, apesar da instabilidade da suspensão. Os resultados obtidos fazem de nossos sistemas candidatos promissores para aplicações biomédicas

Abstract: Magnetite nanoparticles (Fe3O4) have been extensively studied for several biomedicine applications in the last decades. In this work, we studied a series of Mn2+ and /or Zn2+ co-doped magnetite nanoparticles in order to increase their magnetization response and their hyperthermia properties. The synthesis of the magnetic nanoparticles with nominal composition of (ZnxMn0.4-xFe0.6)Fe2O4 was performed by co-precipitation method in the presence of polyethylene glycol (PEG) at 80°C in aqueous medium. The spinel-like structure was observed by X-ray diffractometry and, by transmission electron microscopy, it was observed that they have size of approximately 12 nm and truncated octahedral morphology. By magnetometry it was observed that the addition of Zn2+ and/or Mn2+ in the magnetite structure contributed to the increase of the saturation magnetization (MS) as expected and the (Zn0.2Mn0.2Fe0.6)Fe2O4 sample was the one with the highest MS (80 emu g-1) value. The manganese-only doped nanoparticles led to the highest heating of the series in magnetic hyperthermia assay, whereas the doping with zinc led to a considerable reduction of hyperthermia, besides that there is no direct relation with the values of MS. Some samples were also tested as enzymatic peroxidase mimics via colorimetry in the decomposition of H2O2 in the presence of TMB (3,3', 5,5'-tetramethylbenzidine) and it was observed that the presence of PEG strongly interferes with the catalytic activity, as well a possible oxidation of Fe2+ ions to Fe3+ on the surface, making the response extremely low at low nanoparticle concentrations. At higher concentrations, the results are uncertain. Other magnetite nanoparticles, with ~100 nm diameter, were synthesized by the solvothermal method and functionalized with gold nanorods and coated in polypyrrole for photothermal therapy. A significant increase in local temperature, compared with bare magnetite, was observed with the multifunctional system in the presence of laser at 808 nm, reaching ?T = 18°C in 600 s, despite the instability of the suspension. The results obtained make our systems promising candidates for biomedical applications
Subject: Nanopartículas
Ferrita
Superparamagnetismo
Dopagem
Hipertermia magnética
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: MASSONI, Laura Bissoli de Mello. Propriedades estruturais e magnéticas de nanopartículas superparamagnéticas multifuncionais de magnetita co-dopadas com manganês e zinco  : aplicações em hipertermia magnética, fototermia e mimetização enzimática  . 2019. 1 recurso online (116 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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