Desenvolvimento de um Nanofluido Biodegradável para Libertação de Fármaco no Cérebro

Abstract

Os sistemas de libertação localizada de fármaco são uma necessidade atual. A condução de nanopartículas de óxido de ferro até ao seu alvo através de um campo magnético aplicado é o princípio do desenvolvimento de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs) como novos veículos de libertação de fármaco. O principal objetivo deste trabalho foi desenvolver um nanofluido magnético biodegradável para libertação de fármacos no cérebro. Um sistema de libertação de fármaco alia a versatilidade associada ao superparamagnetismo das nanopartículas de óxido de ferro, com a sua capacidade de aumentar a adsorção de proteínas terapêuticas. O método de síntese – decomposição térmica, que cria estes SPIONs foi estudado e, diferentes procedimentos a partir deste método foram testados, de modo a melhorar o produto da reação e a aumentar a eficácia do sistema de libertação localizada de fármaco. Estes novos procedimentos avaliaram o efeito: da alteração do rácio inicial de oleilamina/éter benzílico (A, B e C), do tempo de crescimento dos nanocristais (A*, B* e C*), da adição de sementes no processo de síntese (A+A, B+B e C+C) e da quantidade de precursor (A(2x) e C(2x)) usado; nas características das nanopartículas obtidas. A estabilidade das suspensões de SPIONs e a sua capacidade de adsorver proteínas (BSA e α-caseína) foi também testado, assim como a citoxicidade dos SPIONs produzidos. O procedimento C(2x) revelou-se o mais promissor na síntese de SPIONs de altaqualidade e de tamanho controlado. Como era desejado, os testes de DLS, XRD e TEM exibiram um aumento nos tamanhos das partículas (~10 nm) para amostras obtidas por este procedimento. Apesar das análises recorrendo a espectroscopia de Mössbauer e XRD indicarem uma mistura de magnetite e maghemite, o conteúdo de magnetite foi também aumentado. Os resultados obtidos por VSM mostraram uma saturação de magnetização melhorada (68 emu/g a 300 K e 78 emu/g a 2 K) com os SPIONs obtidos pelo procedimento C(2x). Os testes de adsorção proteica nos SPIONs provaram que esta pode ser aprimorada, quando a relação de dependência entre a solução dispersiva e a proteína a ser adsorvida foi considerada. Os resultados obtidos na caracterização das várias amostras, parecem promissores na obtenção de um nanofluido magnético biodegradável de óxido de ferro para libertação de fármaco no cérebro. Contudo, estudos adicionais são ainda necessários de modo a melhorar o sistema de libertação de fármaco e avaliar a cinética de libertação do mesmo. Palavras-chave: SPIONs; libertação de fármaco; superparamagnetismo; adsorção proteica; nanofluido magnético biodegradável, TEM, XRD, espectroscopia de Mössbauer.

Nowadays, there is a great seek of a targeted drug delivery system. Guiding magnetic iron oxide nanoparticles to its target with the help of an external magnetic field is the principle behind the development of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) as novelty drug delivery vehicles. The main purpose of this work is to develop an improved biodegradable magnetic nanofluid for drug delivery in the brain. The drug delivery system allies the superparamagnetic versatility of iron oxide nanoparticles with their capacity to increase the therapeutic protein adsorption. The synthesis method that creates the SPIONs – thermal decomposition, was studied, and different procedures were tested in order to improve the reaction product and to increase the accuracy of the drug delivery targeting. These new procedures evaluated the effect of: changing the initial ratio of oleylamine/benzyl ether (A, B and C), the time for nanocrystals growth (A*, B* and C*), the addition of seeds in the synthesis process (A+A, B+B and C+C) and the amount of the precursor (A(2x) and C(2x)) used on the characteristics of the obtained nanoparticles. The stability of the SPIONs suspensions and their capacity to adsorb proteins (BSA and α-casein) were also tested, as well as the cytotoxicity of the produced SPIONs. Procedure C(2x) revealed itself the most promising to synthesize high quality, size controlled SPIONS. As desired, DLS, XRD and TEM tests showed an increase of particle sizes (~10 nm) for the samples prepared by this procedure. Although XRD and Mössbauer analysis indicate a mixture between magnetite and maghemite in the particles, the content of magnetite was also increased. VSM results also showed improved magnetization saturation (68 emu/g at 300 K and 78 emu/g at 2 K) with the SPIONs obtained from procedure C(2x). The protein adsorption tests on these SPIONs proved that the adsorption can be enhanced when the dependence relation between the dispersive solution and the protein to be adsorbed was considered. The obtained results on the characterization performed on the various samples seem promising towards a biodegradable magnetic iron oxide nanofluid for drug delivery in the brain. However, further studies are required in order to improve this drug delivery system and to evaluate the drug releasing kinetics.