Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Síntese e caracterização de microesferas ferromagnéticas para utilização em hipertermia
Autor(es): PASSOS, Esdras Duarte dos
Primeiro Orientador: QUEIROZ, Alvaro Antonio Alencar de
Resumo: Uma variedade de procedimentos clínicos tem sido desenvolvido para a terapia do câncer durante o último século. O tratamento clássico do câncer inclui a retirada total do tumor e tecidos adjacentes em combinação com a quimioterapia, imunoterapia ou tratamento por radiação. O desenvolvimento da hipertermia trouxe um impulso adicional a terapia do câncer. No tratamento através da hipertermia as partículas magnéticas introduzidas nos tumores são aquecidas por indução através de um campo magnético em temperatura moderada (41-43 °C). As temperaturas que excedem 41 °C inativam as células cancerígenas preservando as células normais dos tecidos adjacentes. Devido as suas propriedades biocompatíveis, as microesferas poli (2-hidroxi metilmetacrilato) (PHEMA) e nanoesferas estão entre as mais promissoras transportadoras de partículas magnéticas. Uma importante área de nossa pesquisa de laboratório está focalizada na encapsulação de partículas magnéticas de Y3 Fe5-xAlxO12 (YFeAl) usando polímeros biocompatíveis para á produção da hipertermia. Quando microencapsulados os materiais magnéticos são protegidos de uma degradação enzimática extracelular e da citotoxicidade do YFeAl, devido a presença do metal. As microesferas poli (2-hidroxi metilmetacrilato) contendo as partículas policristalinas de Y3Fe5-xAlxO12 (0≤x≤2) foram preparadas pela polimerização da suspensão num grupo de reatores usando persulfato de amônio e etileno glicidil dimetacrilato EGDMA. As microesferas sintetizadas foram caracterizadas por difração de raios-X (XRD) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). A temperatura Curie (Tc) foi determinada das medições de sensibilidade magnética nos limites de temperaturas de 223- 573 K. A curva derivada para o tamanho da distribuição determinada pela análise de diferencial granulométrico e a micrografia SEM por microesferas PHEMA/YFeAl mostraram monodispersibilidades (> 80%). A análise XRD revelou que as amostras de ítrio alumínio ferro garnet apareceram como uma só fase. A micrografia SEM de YFeAl revelou a presença de agregados de partículas finas irregulares. A temperatura Curie (Tc) de YFeAl estimada das curvas de magnetização decresceu com o conteúdo de alumínio provavelmente devido à redução do número de interação magnética principal. Os valores da Tc para as microesferas PHEMA contendo YFeAl nos limites de composição de 1.5≤x≤1.8 estavam próximos a temperatura ambiente, indicando que as microesferas sintetizadas são 14 materiais promissores para o tratamento por hipertermia. A fim de avaliar a possível influência das microesferas PHEMA/YFeAl nas células, testes de citotoxicidade foram realizados. Foi observado que as microesferas não afetaram a viabilidade das células ou a taxa de crescimento da cultura celular. Conforme os resultados obtidos neste trabalho, as microesferas PHEMA/YFeAl sintetizadas parecem ser um material promissor para o tratamento por hipertermia. As microesferas PHEMA/YFeAl modularam a liberação de 5- Fluoruracil (5-FU) das microesferas magnetizadas, evitando as altas concentrações da droga que pode causar severa toxicidade sistêmica. As microesferas carregadas PHEMA/YFeAl mostraram uma hiperemia não significante, apresentando uma baixa reação inflamatória após a implantação. Os resultados obtidos neste trabalho são promissores para o projeto do sistema de fornecimento da droga no qual é necessário controlar ambos, a quantidade total da droga liberada e o perfil cinético.
Abstract: Several different sorts of clinical procedures have been developed to cancer therapy during the last century. The classical cancer treatment includes the total excision of tumor and adjacent tissues in combination with chemotherapy, immunotherapy or radiation treatment. The development of hyperthermia has brought an additional driving force to cancer therapy. In the hyperthermia treatment magnetic particles introduced in the tumors are inductively heated by a magnetic field at moderate temperatures (41- 43 °C). The temperatures that exceed 41 °C inactivate the cancer cells preserving the normal cells of the surround tissues. Due to their biocompatible properties, poly (2-hydroxy methylmethacrylate) (PHEMA) microspheres and nanospheres are among the most promising carriers for the magnetic particles. An important part of our laboratory’s research is focused on the encapsulation of the Y3Fe5-xA1xO12 (YFeAl) magnetic particles by using biocompatible polymers for hyperthermia treatment. When the microencapsulated magnetic materials are protected from extracellular enzymatic degradation and the citotoxicity of the YFeAl due to metal presence may be avoided. Poly (2-hydroxy methylmethacrylate) microspheres containing the polycrystalline particles of Y3Fe5-xAlxO12 (0≤x≤2) were prepared by suspension polymerization in a batch reactor using ammonium persulfate and as initiator and the cross-linker ethylene glycydil dimethacrylate EGDMA. The synthetized microspheres were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The Curie temperature (Tc) was determined from magnetic susceptibility measurements in the temperature rang of 223-573 K. The derivative curve for the size of distribution determined by differential granulometric analysis and the SEM micrograph for PHEMA/YFeAl microspheres showed good monodispersities (> 80%). The XRD analysis reveals that yttrium aluminum iron garnet samples appear as a single phase. SEM micrograph of YIG reveals the presence of aggregates of irregular fine particles. The Curie temperatures (Tc) of YIG estimated from the magnetization curves decreased with the aluminum content probably due to the reduction of the number of the main magnetic interaction. The Tc values for the PHEMA microspheres containing YFeAl in the composition range of 1.5≤x≤1.8 were near to room temperature, indicating that the synthetized microspheres are promissory materials for the hyperthermia treatment. In order 16 to evaluate the possible influence of the PHEMA/YFeAl microspheres on cells, cytotoxicity assay was carried out. It was observed that the presence of the microspheres did not affect the cell viability or the culture growth rate. According to the results obtained in this work, the synthetized PHEMA/YFeAl microspheres seems to be promising material for the hyperthermia treatment. The PHEMA/YFeAl microspheres modulates the release of the 5- Fluorouracil (5-FU) from magnetic microspheres, avoiding the high concentrations of the drug that may cause severe systemic toxicity. Loaded PHEMA/YFeAl microspheres showed a non-significant hyperemia, displaying low inflammatory reaction after implantation. The results obtained in this work are promising according to the design of the drug delivery systems in which is necessary to control both, the total amount of the drug and the kinetic profile.
Palavras-chave: Câncer de fígado
Conversão de energia magnética em calor
Microesferas ferromagnéticas
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Materiais para Engenharia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3214
Data do documento: 14-Fev-2006
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