SÍNTESE DE ESTRUTURAS CORE@SHELL DO TIPO Fe3O4@Ag OBTIDAS PELO MÉTODO DE DECOMPOSIÇÃO ASSISTIDA POR MICRO-ONDAS

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Química Inorgânica

Autores

Souza, I.N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARAHÃO) ; Fonseca, R.S.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARAHÃO) ; Menezes, A.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARAHÃO) ; Santos, C.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARAHÃO) ; Silva, F.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARAHÃO) ; Sinfronio, F.S.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARAHÃO)

Resumo

O presente trabalho teve como objetivo a síntese de nanopartículas de magnetita pelo método da decomposição térmica utilizando tris-acetilacetonato de Ferro (III) na presença de oleilamina, ácido oleico e 1-octadeceno assistido por micro- ondas. As amostras foram caracterizadas por DRX, FTIR e Raman. O tamanho de cristalito foi estimado via cálculo matemático de Rietveld. O difratograma apresentou característica monofásica de grupo espacial Fd3 ̅m , com estrutura cristalina do tipo espinélio. O tratamento matemático estimou o tamanho médio de cristalito da ferrita em cerca de 5,41 nm e microdeformação na ordem de 0.026%. O difratograma da amostra Fe3O4@Ag indicou picos de difração referente a prata.

Palavras chaves

NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS; MAGNETITA ; CORE@SHELL

Introdução

Apesar dos recentes avanços tecnológicos observados no tratamento oncológico, tanto na efetividade das intervenções radioterápicas quanto no desenvolvimento de novos quimioterápicos, muito deve ser aprimorado no tocante a mitigação dos efeitos colaterais associados aos tratamentos ora vigentes (LI, NEJADNIK E DALDRUP-LINK, 2017). Atualmente, tem sido proposto o desenvolvimento de novos modelos intervencionais para o tratamento oncológico, dentre quais se destacam: Imunoterapia, Terapia genética, Terapia fotodinâmica, Terapia hormonal e Hipertermia Magnética (LI et al., 2017, SALIEV et al., 2017; NEMATI et al., 2017; SUN et al., 2017; EMENS et al., 2017). No caso da hipertermia magnética, por exemplo, tem-se uma maior seletividade biofísica e uma menor incidência de termoablação, comparadas à quimioterapia e radioterapia, respectivamente (BEIK et al., 2016). Dos diversos materiais, as nanopartículas superparamagnéticas se sobressaem uma vez que são capazes de dissipar calor frente a incidência de um campo magnético alternado (SHOKROLLAHI, 2017; HEDAYATNASAB, ABNISA & DAUD, 2017).Diante do exposto, este trabalho tem como objetivo viabilizar o desenvolvimento de sistema do tipo Fe3O4@Ag pelo método de decomposição térmica assistida por micro-ondas a serem aplicadas em tratamento oncológico por hipertermia magnética.

Material e métodos

Para a síntese das nanopartículas de magnetita foi utilizado o método de decomposição térmica assistido com micro-ondas. Para tanto, em um vial foram adicionados 2 mmol do precursor metálico (Fe(C5H7O2)3), 12 mL de oleilamina (agente redutor), 8 mL de ácido oleico (surfactante) e 20 mL de 1-octadeceno (solvente). A mistura foi levada para o Reator de micro-ondas, sob atmosfera inerte de N2 e aquecida até 100 ºC por 10 min, com β = 7,5 ºC.min-1. Em seguida, elevou-se a temperatura para 240, a β = 9,33 ºC.min-1, permanecendo nessa temperatura por 30 min e, por fim, o sistema foi conduzido à temperatura ambiente. O produto foi lavado com etanol e tolueno na proporção 3:1 (etanol/tolueno) e centrifugado a 3600 rpm por 15 min. Após, o sobrenadante foi descartado. Este passo foi realizado três vezes. No último ciclo de lavagem, o produto final foi disperso em 5 ml de tolueno com duas gotas de oleilamina e posteriormente armazenado. Após a lavagem, pesou-se 10 mg da ferrita seca e adicionou-se 6 ml de clorofórmio e 10 ml de solução aquosa de CTBA 0.1 g. mL-1. A mistura foi colocada sob agitação por 2 horas a 40°C. Em seguida, a mistura permaneceu sob agitação e em 40°C por 20 min para a evaporação do clorofórmio e permanência de apenas a fase aquosa. O produto foi lavado com água MiliQ três vezes. Para o revestimento da magnetita com prata fora adicionados 12 ml de água destilada, 6 ml de solução 0,1% de nitrato de prata e 8 mg de Fe3O4@CTBA disperso em 5,71 ml de água destilada. A mistura foi agitada e aquecida a 90°C sob refluxo até a ebulição, 1,14 ml de solução 1 wt% de citrato de sódio foi adicionado e a mistura permaneceu sob agitação e aquecimento por 30 min. O produto foi lavado com água destilada na proporção 3:1 (água/ amostra), e centrifugada

Resultado e discussão

Comparando o difratograma da amostra com as fichas padrões JCPDS, observou-se picos de difrações similares a fase de magnetita, sob ficha ICSD 064829, com estrutura espinélio cúbico e grupo espacial Fd3 ̅m, com picos referentes a (220), (311), (400), (422) e (440) atribuídos para 2θ = 30,11°; 35,51°; 43,18°; 53,52° e 62,50°, Figura 1a. Conforme os dados do refinamento Rietveld que extrai informações dos parâmetros da estrutura cristalina, o tamanho do cristalito das nanoparticulas encontra-se em torno de 5,41 nm, com microdeformação na ordem de 0,023% e parâmetros de rede a 8,3930 Å. Este último indica uma alta organização da célula unitária formada devido a proximidade com o valor do parâmetro a do cif. Os espectros de FTIR apresentaram modos vibracionais em 587 (Fe-O), 2856, 2927 (CH2), 1465, 1522 (COO-), 1642 (NH2) (Figura 1b). A partir do intervalo (Δ) em termos de número de onda do modo referente a ligação COO- pode-se classificar a interação entre a cadeia de ácidos carboxílicos e o átomo de metal. Realizou-se o cálculo de Δ, fazendo , Δ = Vas (COO) – Vs(COO), onde Vas é o modo assimétrico e Vs o simétrico, logo Δ = 1522-1465 = 43, configurando uma interação do tipo quelato bidentado, apontando que as moléculas do ácido oleico está ligado à superfície das nanopartículas por meio de ligação covalente. A espectroscopia Raman indicou cinco modos vibracionais para a magnetita conforme Teoria de Grupo, sendo:187,62 (T2g(1)), 267,42 (Eg), 369,01(T2g(2)), 495,00 (T2g(3)) e 685,27 cm-1 (A1g). A espectroscopia de UV-vis indicou absorção em 265 nm alusiva a presença de CTBA (Figura 2b). O difratograma da nanopartículas revestida com prata, Fe3O4@Ag, revelou picos de difração referente a prata referente ao shell (Figura 2c).

Difratograma e refinamento Rietveld para magnetita. Espectros FTIR e Raman para magnetita.


Estudo da influência do laser do Raman na oxidação da magnetita. Uv-vis da amostra transferida para meio aquoso e DRX para core@shell

Conclusões

A análise de DRX indicou a formação de estrutura do tipo Fe3O4 monofásica. O modelo matemático indicou material nanométrico, 5,41 nm, com baixo nível de distorção da rede cristalina. O espectro FTIR sugere a absorção do ácido oléico sob a superfície das nanopartículas. O espectro Raman apresentou sensibilidade de transição de fase entre Fe3O4/ a-Fe2O3 conforme intensidade do laser. A transição da fase orgânica das nanopartículas para aquosa foi obtida e evidenciada pelo UV- vis. O recobrimento das nanopartículas de Fe3O4 com prata pode ser sugerido conforme difratograma.

Agradecimentos

À FAPEMA, CNPq e UFMA pelo suporte financeiro. Aos laboratórios NCCA, LEVI, CeMAT e CEA pela infraestrutura cedida.

Referências

LI, K.; NEJADNIK, H.; DALDRUP-LINK, H. E. Next-generation Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles For Cancer Theranostics. Drug Discovery Today, v.22, 1421-1429, 2017.
NEMATI, Z.; SALILI, S. M.; ALONSO, J.; ATAIE, A.; DAS, R.; PHAN, M. H.; SRIKANTH, H. Superparamagnetic Iron Oxide Nanodiscs For Hyperthermia Therapy: Does Size Matter? Journal of Alloys and Compounds, v.714, 709-714, 2017.
SALIEV, T.; FERIL JR, L. B.; BEGIMBETOVA, D.; BAISKHANOVA, D.; KLODZINSKYI, A.; BOBROVA, X.; AIPOV, R.; BALTABAYEVA, T.; TACHIBANA, K. Hyperthermia Enhances Bortezomib-induced Apoptosis in Human White Blood Cancer Cells.Journal of Thermal Biology, v.67, 9–14, 2017.
SHOKROLLAHI, H. A Review of the Magnetic Properties, Synthesis Methods and Applications of Maghemite. Journal of Magnetism and Magnetic Materials,v. 426, 74–81, 2017.