ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Síntese e Caracterização de Nanopartículas Magnéticas de Óxido de Ferro Recobertas com Potencialidades na Área Médica e Biomédica
AUTORES: CAIADO, K.L. (IFG) ; JÚNIOR, M.A.C. (IFG)
RESUMO: Os objetivos do trabalho foram preparar e caracterizar materiais magnéticos nanoestruturados com potencialidades em aplicações na área médica e biomédica. As nanopartículas magnéticas de óxido de ferro foram sintetizadas pelo método da coprecipitação em meio aquoso. A partir das nanopartículas magnéticas, obteve-se suspensões coloidais estáveis (ferrofluidos) através da funcionalização superficial com íons fosfato e L-Alanina. As nanopartículas de óxido de ferro foram caracterizadas por difratometria de raios X, DRIFTS e FTIR. Os ferrofluidos foram caracterizados quanto ao diâmetro hidrodinâmico e potencial zeta por medidas de DLS. Os resultados comprovam que os fluidos magnéticos foram estabilizados com íons fosfato (fluido aniônico) e L-Alanina (fluido catiônico).
PALAVRAS CHAVES: fluidos magnéticos biocompatíveis, ferrofluidos biocompatíveis, óxido de ferro
INTRODUÇÃO: Fluidos magnéticos ou ferrofluidos são suspensões coloidais estáveis constituídas de nanopartículas magnéticas dispersas em um líquido carreador, seja ele orgânico ou inorgânico (MORAIS et al., 2006). Dentre os tipos de materiais utilizados na obtenção de fluidos magnéticos estão os óxidos de ferro, como a magnetita (DA COSTA, 2004).
Os ferrofluidos podem ser obtidos basicamente em duas etapas. A primeira é a síntese das nanopartículas magnéticas e a segunda é a dispersão (peptização) das mesmas em um líquido, formando uma suspensão coloidal estável.
Para ocorrer a dispersão das nanopartículas no meio, é necessário que elas apresentem uma alta estabilidade coloidal. Sendo assim, é necessário funcionalizar a superfície das nanopartículas com um agente promotor de estabilização, podendo a estabilização ocorrer por repulsão eletrostática, repulsão estérica ou pela combinação desses dois efeitos, sendo nesse caso dito, por repulsão eletrostérica (MOUMEN, VEILLET, PILENI, 1995).
No caso da utilização desses fluidos na área médica e biomédica é necessário que as nanopartículas sejam funcionalizadas com materiais biocompatíveis a fim de se evitar efeitos biológicos indesejáveis como inflamação ou dano ao material genético (FREITAS et al., 2002)
Os fluidos magnéticos podem oferecer diversas aplicações para a medicina e biomedicina, tais como a magnetohipertermia, liberação controlada de fármacos (KNOBEL, GOYA, 2004), contraste para imagem de ressonância magnética (SCHUTT et al., 1997), etc.
MATERIAL E MÉTODOS: SÍNTESE DAS NANOPARTÍCULAS DE MAGNETITA FUNCIONALIZADAS COM FOSFATO: As nanopartículas de magnetita foram sintetizadas pelo método da coprecipitação em meio aquoso através da mistura de soluções aquosas de cloreto de ferro II e sulfato de ferro III, seguida da adição de uma solução de hidróxido de sódio sob agitação vigorosa. O precipitado preto formado foi lavado várias vezes com água destilada e uma vez com acetona.
Em seguida, preparou-se uma solução aquosa de fosfato de sódio tribásico na qual as nanopartículas de magnetita foram dispersas. Deixou-se a mistura sob agitação magnética constante durante 4 horas. Lavou-se as nanopartículas com água destilada. Então, ajustou-se o pH da suspensão para um valor igual a 7.
SÍNTESE DAS NANOPARTÍCULAS DE MAGNETITA FUNCIONALIZADAS COM L-ALANINA: Nesta etapa, as nanopartículas de magnetita foram precipitadas na presença do aminoácido L-Alanina. Diluiu-se os sais cloreto de ferro II e sulfato de ferro III com ácido clorídrico concentrado. Em seguida, preparou-se uma solução aquosa de cloreto de sódio na qual diluiu-se a L-Alanina. Misturou-se as soluções e, sob agitação magnética vigorosa, adicionou-se hidróxido de amônio concentrado até encontrar um pH igual a 10. Então, deixou-se a mistura sob agitação magnética durante 24 horas. Lavou-se as nanopartículas com água destilada e ajustou-se o pH da suspensão para 4,5.
CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS: As nanopartículas de magnetita foram caracterizadas por difratometria de raios X e espectroscopia vibracional na região do infravermelho médio (DRIFTS). Os ferrofluidos foram caracterizados quanto ao diâmetro hidrodinâmico e potencial zeta por medidas de espalhamento dinâmico de luz (DLS). As nanopartículas provenientes dos ferrofluidos foram isoladas e caracterizadas por FTIR.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DAS NANOPARTÍCULAS: Utilizou-se da técnica de difratometria de raios X para a caracterização estrutural das nanopartículas de magnetita. Os difatogramas revelaram padrões de reflexões característicos da estrutura espinélio. Os diâmetros médios calculados através da fórmula de Scherrer (CULLITY, 1978) para as amostras apresentaram valores de aproximadamente 5,6nm.
CARACTERIZAÇÃO DOS FLUIDOS MAGNÉTICOS: O espectro DRIFTS do pó seco do ferrofluido funcionalizado com íons fosfato é mostrado na figura-1, onde a funcionalização é sugerida pela presença da banda em 1024 cm-1, atribuída ao estiramento simétrico de PO3 (DA COSTA, 2002). Ainda na figura-01, é apresentado o espectro do fosfato de sódio tribásico puro para comparação.
O espectro DRIFTS do pó seco do ferrofluido funcionalizado com L-Alanina é mostrado na figura-2, onde a funcionalização é sugerida pela presença da banda em 1624 cm-1, atribuída ao grupo N-H. Também na figura-2, é apresentado o espectro da L-Alanina pura para comparação.
Em ambas as figuras, a presença de nanopartículas de magnetita é evidenciada pelas fortes bandas de absorção entre 560 a 590cm-1 (PATEL, CHANG, LEE, 2009).
CARACTERIZAÇÃO DAS SUSPENSÕES COLOIDAIS AQUOSAS: Na suspensão coloidal aquosa das nanopartículas funcionalizadas com L-Alanina, a presença de grupos N-H oferece à superfície das nanopartículas um valor de potencial zeta igual +42,7mV. O valor do diâmetro hidrodinâmico encontrado foi de 138nm.
Na suspensão coloidal aquosa das nanopartículas funcionalizadas com fosfato de sódio, a presença de íons fosfato oferece à superfície das nanopartículas um valor de potencial zeta igual -37,9mV. O valor do diâmetro hidrodinâmico encontrado foi de 207nm.
CONCLUSÕES: Neste trabalho, foi possível a preparação e a caracterização de nanopartículas magnéticas de magnetita funcionalizadas com íons fosfato e com L-Alanina, formando fluidos magnéticos aniônio e catiônico, respectivamente. Assim, baseando-se nos resultados obtidos, pode-se concluir que:
-Os materiais preparados estão em escala nanométrica.
-A superfície das nanopartículas de magnetita foi modificada com íons fosfato e com L-Alanina.
-Os fluidos magnéticos preparados podem oferecer inúmeras aplicações para a medicina e biomedicina, tendo em vista que são biocompatíveis.
AGRADECIMENTOS: Agradeço ao IFG pelo apoio institucional, a UFG pela caracterização das amostras e ao CNPq pelo apoio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: DA COSTA, L. L. Preparação e Caracterização de Fluidos Magnéticos Estabilizados por Complexação Superficial com Fosfato. 2004. 77 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás, Goiânia. 2004.
CULLITY, B.D. Introduction to Magnetic Materials, Addison-Wesley 1218, Canada, p. 181-186, 1972.
FREITAS, M. L. L.; SILVA, L. P.; AZEVEDO, R. B.; GARCIA, V. A. P.; LACAVA, L.M.; GRISOLIA, C. K.; LUCCI, C.M.; MORAIS, P.C.; DA SILVA, M. F.; BUSKE, N.; CURI, R.; LACAVA, Z.G.M. 2002. A doublé-coated magnetite-based magnetic fluid evaluation by eytometry and genetic tests. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 252: 396-398.
KNOBEL, M.; GOYA, G. F. Ferramentas magnéticas na escala do átomo. Scientific American Brasil, p. 58-66, 2004.
MORAIS, P. C.; SANTOS, R. L.; PIMENTA, A. C. M.; AZEVEDO, R. B.; LIMA, E. C. D. 2006. Preparation and characterization of ultra-stable biocompatible magnetic fluids using citrate-coated cobalt ferrite nanoparticles. Thin Solid Films, 515: 266-270.
MOUMEN, N.; VEILLET, P.; PILENI, M.P. 1995. Controlled preparation of nanosize cobalt ferrite magnetic particles. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 149: 67-71.
PATEL, D.; CHANG, Y.; LEE, C.H. 2009. Amino acid functionalized magnetit enanoparticles in saline solution. Current Applied Physics, 9: S32–S34.
SCHUTT, W.; GRUTTNER, C.; HAFELLI, U.; ZBOROWSKI, M.; TELLER, J.; PUTZAR, H.; SCHUMICHEM, C. 1997. Aplications of magnetic targeting in diagnosis and therapy – possibilities and limitation: a mini review. Hybridona, 16: 109-117.
