Desenvolvimento de sondas nanoestruturadas de óxido de ferro para imageamento biomédico não invasivo

Abstract

In this work we investigated the synthesis, characterization and contrast properties of core-shell nanoparticles of iron oxide coated with dextran and functionalized with amine groups. Fluorophores groups were incorporated on the nanoparticles surface, allowing their use as contrast agents for magnetic resonance imaging and optical microscopy. The nanoparticles synthesis was performed by the coprecipitation method of iron salts in basic medium, along with the polymer coating. The synthesis parameters were modified to investigate their influence on the size distribution of nanoparticles. Transmission electron microscopy observations and dynamic light scattering showed a magnetic iron oxide core with an average diameter around 10-15 nm and the total average hydrodynamic diameters between 16-50 nm, depending on the synthesis conditions. The FTIR spectra showed characteristics absorption bands pure dextran in the synthesized core-shell nanoparticles. The zeta potential analysis showed positive values close to zero and stability at neutral pH. The magnetization curves of the nanoparticles revealed superparamagnetic behavior, with the characteristic absence of hysteresis and no magnetization at zero field. The UV-vis and flow cytometry analysis revealed the presence of fluorescent groups in the nanoparticles and the feasibility of their use in optical imaging. Studies of relaxation times of the nuclear magnetization have shown the decrease of the magnetic resonance signal with increasing nanoparticles concentration, reducing the relaxation times T1 and T2 in the nanoparticle aqueous solutions. The relaxivities ratios (r2/r1) ranged between 5. 06 and 51. 0 and were within the value of iron oxide contrast agents commercially available.

Neste trabalho, pesquisou-se a síntese, a caracterização e as propriedades de contraste por imagem de nanopartículas core-shell de óxido de ferro, revestidas com dextran e funcionalizadas com grupos amina. Grupos fluoróforos foram incorporados na superfície das nanopartículas, possibilitando seu uso como agente de contraste para imageamento por ressonância magnética e por microscopia óptica. As sínteses das nanopartículas foram realizadas pelo método de coprecipitação de sais de ferro, com o polímero de revestimento. Parâmetros da síntese foram modificados para averiguar sua influência na distribuição de tamanho das nanopartículas. Os resultados da morfologia e da distribuição de tamanhos por TEM e DLS mostraram um núcleo com diâmetros médios entre 10-15 nm e diâmetros hidrodinâmicos médios entre 16-50 nm, dependendo do procedimento de síntese. Os espectros de FTIR apresentaram bandas de absorção características das ligações presentes no dextran puro e nas nanopartículas sintetizadas.A análise do potencial zeta revelou valores positivos próximos de zero e estabilidade em pH neutro As medidas de magnetização revelaram comportamento superparamagnético pela ausência de histerese na curva de magnetização. As análises por UV-vis e por citometria de fluxo revelaram a presença dos grupos fluorescentes nas nanopartículas e a viabilidade de seu uso em imagens ópticas. Os estudos nos tempos de relaxação magnética nuclear mostraram efeitos de contraste, perturbando a intensidade de sinal com o aumento da concentração, diminuindo os tempos de relaxação T1 e T2 das soluções aquosas de nanopartículas. A relação entre as relaxividades (r2/r1) foi entre 5. 06 e 51. 0, dentro dos valores dos agentes de contrastes de óxido de ferro comercialmente disponíveis.