Síntesis De Nanopartículas Magnéticas Por El método Del Poliol

La nanotecnología es un área interdisciplinar entre la biología, la química y la física que está teniendo un emergente crecimiento desde la década de los 90. Se basa en el diseño de materiales de tamaño nanométrico (clusters, nanopartículas, nanovarillas, nanocables, nanotubos y películas delgadas) que aportan propiedades físicas y químicas muy distintas a las del material masivo.

Esta innova cada vez más en el campo biomédico. Nanopartículas usadas para detección de tumores, activación por campos magnéticos alternos como tratamiento para el cáncer, acumulación, vectorización y funcionalización de estas para orientación de medicamentos, son algunas de las aplicaciones más relevantes en este campo. El hecho de que el hierro sea fácilmente metabolizado dentro del cuerpo, que las partículas tengan tamaños comparables al de las proteínas, células, virus y ADN, que su superficie pueda ser modificada para unir biomoléculas de interés, que las partículas posean un elevado momento magnético y que las líneas de campo puedan atravesar el cuerpo humano, hace que estas partículas posean un futuro prometedor en el campo de la biomédica.

La posibilidad de diagnosticar enfermedades en estadios tempranos o detectar potenciales efectos indeseables de fármacos antes de su administración mediante nanotecnología ha sido acogida con enorme entusiasmo en el ámbito de la diagnosis. Los diagnósticos efectuados in vitro pueden ser llevados a cabo mediante biosensores que contienen un determinado receptor biológico, como puede ser un anticuerpo o una enzima, capaz de detectar la presencia o concentración de una sustancia de forma específica y traducir dicha interacción en una señal cuantificable. En este grupo de dispositivos podrían citarse las nanopartículas de materiales semiconductores, denominados puntos cuánticos10, como el ZnS, ZnSe, CdS, CdSe, CdTe, PbS o InP, capaces de emitir radiación en la región visible, y que unidos a una biomolécula capaz de reconocer una molécula de interés, son capaces de detectar la presencia de dicha molécula mediante una señal luminosa.

En el caso del diagnóstico in vivo los esfuerzos se centran en la mejora del diagnóstico por imagen. Así se pretende alcanzar mayor sensibilidad, resolución y velocidad de adquisición en técnicas de imagen médicas tradicionales con la ayuda de nuevos agentes funcionales basados en nanoestructuras. El empleo de nanopartículas magnéticas como agentes de contraste para la mejora de imágenes en resonancia magnética constituye un claro ejemplo de este grupo.

La obtención de nanopartículas con propiedades magnéticas y su posterior estudio como agentes de contraste en resonancia magnética de imagen y como agentes inductores de calor en el tratamiento de hipertermia ha sido, precisamente, uno de los principales objetivos en el desarrollo del presente trabajo. Para la elección de la composición de las nanopartículas se ha tenido en cuenta que el material magnético más empleado en las aplicaciones mencionadas anteriormente ha sido el óxido de hierro, y más concretamente, la fase magnetita (Fe3O4) ha emergido como el mejor candidato debido a los altos valores de imanación de saturación y susceptibilidad que presenta.

Al hilo de sus aplicaciones biomédicas, los fluidos constituidos por nanopartículas magnéticas poseen un enorme potencial en el campo de la diagnosis como agentes de contraste en resonancia magnética de imagen (MRI) y en el tratamiento de células tumorales, fundamentalmente por su propiedad de generar calor de forma localizada (hipertermia magnética).

Por este motivo, se requiere una vía de síntesis óptima que permita la obtención de nanopartículas con propiedades magnéticas, de tamaño y distribución controlados, funcionalizadas adecuadamente y estables en medio fisiológico, de cara a su posterior empleo en el campo de la biomédica.

Para encarar este problema científico surge la siguiente hipótesis: Es posible obtener nanopartículas magnéticas hidrosolubles estables en condiciones fisiológicas, de tamaño y distribución adecuados, mediante métodos del poliol empleando PEG como surfactante.

Analizando la hipótesis antes expuestas nos planteamos el objetivo general de nuestra investigación: Sintetizar nanopartículas magnéticas hidrosolubles de tamaño y distribución controlados, funcionalizadas adecuadamente y estables en medio fisiológico para su aplicación en el campo de la biomedicina.

Auxiliándonos posteriormente de los siguientes objetivos específicos:

• Sintetizar nanopartículas magnéticas hidrosolubles mediante el método del poliol.

• Obtener el carboxilato del PEG1500 .

• Modificar la magnetita con el PEG 1500 derivatizado y PEG400.

• Realizar un diseño de experimento teniendo los parámetros de la síntesis.

• Caracterizar las nanopartículas obtenidas por FT-IR, DRX, SEM y Magnetización.

Con este esquema de trabajo se espera darle solución a la problemática de encontrar un método de síntesis óptimo que permita la obtención de nanopartículas con propiedades magnéticas, de tamaño y distribución controlados, funcionalizadas adecuadamente y estables en medio fisiológico.

Síntesis de nanopartículas de Fe3O4

Entre los diferentes métodos de síntesis existentes, la síntesis química en disolución ofrece la posibilidad de producir partículas con características morfológicas uniformes1. La clave para tener éxito en la preparación de nanopartículas monodispersas consiste en controlar la termodinámica de las etapas de cristalización, que comienza con la nucleación y crecimiento y finaliza con la maduración y aglomeración. Los estudios realizados han permitido proporcionar un modelo (Figura 0.4) para describir la evolución de la concentración de las especies en solución con el transcurso del tiempo, según se van sucediendo las diferentes etapas de formación de partículas.

Figura 0.4. Diagrama de Lamer, donde Csol y Ccrit son la concentración de solubilidad y la concentración de supersaturación o sobresaturación, respectivamente. Las regiones I, II y III representan las etapas de prenucleación, nucleación y crecimiento, respectivamente.

En una primera etapa, denominada de prenucleación o de inducción, los precursores se disuelven y comienzan a producirse las reacciones para generar las especies primarias de soluto, en consecuencia, la concentración C aumenta con el tiempo hasta alcanzar un valor crítico, Ccrit, donde se forman los núcleos. A partir de este instante, denominado tiempo de inducción, se inicia el proceso de nucleación y según transcurre esta etapa la concentración C empieza a disminuir

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