ESTUDO DO COMPORTAMENTO MAGNÉTICO DE NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE FERRO COMERCIAIS FUNCIONALIZADAS COM ÁCIDO PLURÔNICO P. C. Panta*, R. Y. S. Zampiva, D. Gerchman, S. K. Forte, C. P. Bergmann *Laboratório de Materiais Cerâmicos, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Av. Osvaldo Aranha 99/705C, CEP 90035-190, Porto Alegre, RS, Brasil E-mail: [email protected] RESUMO Um dos focos atuais na área de nanotecnologia é o estudo da síntese das nanopartículas de óxido de ferro devido as suas diversas aplicações tecnológicas. No entanto, sabe-se que muitos métodos de síntese já foram estudados. Desta forma, novas metodologias de recobrimentos através de métodos que possibilitem o controle da natureza e da quantidade de macromoléculas que recobrem as nanopartículas para analise posterior da funcionalidade obtida devem ser o foco deste trabalho. Foi realizado um estudo dos revestimentos, oleato de sódio e polietileno glicol, em nanopartículas de óxido de ferro comerciais, e a seguir a funcionalização com ácido plurônico para avaliar a sua aplicabilidade, estabilidade e seu comportamento magnético das mesmas após a funcionalização. Os resultados mostraram que as nanopartículas revestidas com oleato de sódio e funcionalizadas com ácido plurônico tem um comportamento magnético mais estável, além de menor custo e melhor dispersão, quando comparadas com as revestidas com polietileno glicol. Palavras-chave: nanopartículas comerciais; polietileno glicol; oleato de sódio; surfactante; ácido plurônico; comportamento magnético. INTRODUÇÃO Atualmente, as nanopartículas de óxido de ferro estão sendo amplamente utilizadas para aplicações biomédicas e tecnológicas. No entanto, sabe-se que muitos métodos de síntese já foram estudados. Além disso, novas metodologias de recobrimentos que possibilitam o controle da natureza e da quantidade de macromoléculas que recobrem as nanopartículas devem ser o foco de trabalhos futuros [1,2]. Um tema de grande estudo relacionado a utilização de nanopartículas é a entrega de drogas. Tendo como abordagem o empacotamento da droga em uma nanopartícula magnética revestida com um polímero e usando um campo magnético externo para orientar a nanopartícula. Os desafios estão no desenvolvimneto um material biocompatível, que tenha um tempo de circulação apropriado, podendo ser carregado com um medicamento [2,3]. Devido às suas propriedades magnéticas, bem como biocompatibilidade, as nanopartículas pode ter várias aplicações em nanotecnologia, tais como pigmentos de entrega de drogas, imagem de ressonância magnética para diagnóstico clínico, hipertermia, catalisadores, etc [4].. Assim, neste trabalho foi realizado um estudo dos revestimentos, oleato de sódio e polietileno glicol, em nanopartículas de óxido de ferro comerciais, e a seguir foi realizada a funcionalização com ácido plurônico para avaliar seu comportamento magnético. O objetivo central foi controlar as características, estabilidade das nanopartículas de óxido de ferro e principalmente fazer um estudo do comportamento magnético das mesmas após a funcionalização. A seguir foram realizadas caracterizações como difração de raios-X (DRX), espectro de infravermelho (FT-IR), magnetometria de campo de gradiente alternado (AGFM) e microscopia eletrônica por varredura (MEV). MATERIAIS E MÉTODOS Os materiais utilizados inicialmente foram as nanopartículas de óxido de ferro comerciais e o ácido plurônico-127 obtidos a partir de Sigma Aldrich (EUA), oleato de sódio e o polietileno glicol (PEG 400) foram obtidos a partir de Synth - Labsynth (Brasil) e utilizados como recebidos. O hidróxido de amônio (NH4OH, 25%) foi obtido a partir da Vetec. Água destilada foi utilizada para a preparação das soluções, após a desoxigenação com argônio seco durante 10 min. Todos os produtos químicos utilizados no presente trabalho foram obtidos a partir do mercado comercial sem purificação adicional. As nanopartículas de óxido de ferro comerciais foram revestidas (oleato de sódio ou polietileno glicol) com agitação magnética vigorosa por determinado tempo. Uma parte desta amostra foi isolada, seca e caracterizada. Após, foi adicionado à mistura ácido plurônico sob agitação magnética durante um tempo ainda maior. Após esse período a amostra sólida foi isolada do sobrenadante através de separação magnética e submetida a ultrassom para dispersão em meio aquoso, parte desta amostra foi decantada em torno de 30 min, lavada com etanol/água deionizada, seca em estufa a 100 ºC e caracterizada. Parâmetros como a temperatura de reação, o pH da solução, velocidade de agitação foram também tidos em conta. A seguir foram realizadas várias caracterizações das amostras através de difração de raios-X para verificação da estrutura cristalina e tamanho médio de cristalito, distribuição de tamanho de partículas por espalhamento laser e da morfologia das partículas foi observada por microscopia eletrônica de varredura. Para essas amostras (funcionalizadas ou não-funcionalizadas), foram realizadas medidas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica por varredura (MEV) e magnetometria de campo de gradiente alternado (AGFM) para estudo do comportamento magnético. Os resultados mostram que conforme a escolha do revestimento, oleato de sódio e polietileno glicol, utilizados e da funcionalização com ácido plurônico e suas variações de concentrações molares ocorre uma grande variação no comportamento magnético das nanopartículas comerciais [5]. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para a caracterização do material foram utilizado a técnica de Difração de Raios-X utilizando um equipamento Philips X`Pert MPD equipado com um monocromador de grafite e ânodo fixo operado a 40 kV e 40 mA, o qual utiliza um comprimento de onda da radiação (λ = 0,154056 nm) de Cu-Ka. O intervalo angular foi de 5 a 75° e com passo de 0,05° e tempo de contagem de 3 segundos para cada passo. 210 140 1000 70 500 0 0 NP comercial - PEG - AO NP comercial - OS NP comercial - PEG 21 28 35 2 theta NP comercial - OS -AP 20 40 60 2 theta Figura 1. Análise de difração de raios X. Os picos de DRX (Fig. 1) mostrou a formação de uma estrutura cristalina de tipo espinélio inverso característica da magnetita. Pode-se verificar que, de acordo com a carta padrão JCPDS 88-2393, observou-se também uma mistura de fases de maghemita ( ) e magnetita ( ). Os diâmetros médios dos cristalitos foram calculadas a partir da curva de DRX de acordo com a largura de linha do pico de refração (3 1 1) plano usando Scherrer equação (A) A equação utiliza a largura do pico de referência a um ângulo θ, onde λ é o comprimento de onda de raios-X (1,5418 Å), b é a largura do pico a meia altura de DRX e K é um fator de forma, de cerca de 0,9 para a magnetita e maghemita [2]. Os resultados foram dados como tamanho médio de cristalito entre 7,6 nm e 8.9 nm. A análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram realizadas em um microscópio JEOL, modelo JSM 6060 com tensão de funcionamento máxima de 30 kV e resolução nominal de 3,5 nm. A tensão era de 20 kV (ver barra de escala). As análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram realizadas num microscópio da JEOL, modelo JSM 6060 com tensão máxima de operação de 30 kV e resolução nominal de 3,5 nm. A tensão utilizada foi de 20 kV (ver na barra de escala). a ) ) ) ) ) ) b ) ) ) ) ) ) c ) ) ) ) ) ) Figura 2. Micrografias que mostram a morfologia das nanopartículas comerciais (a) , nanoparticulas comerciais revestidas com oleato de sódio e ácido plurönico (b) e nanoparticulas comerciais revestidas com polietileno glicol e ácido plurônico (c). Conforme visto nas micrografias que indicaram que os pós não são monodispersos ou livre de aglomerados. Os parâmetros envolvidos nos processos de desaglomeração necessitam ainda serem otimizados para a eliminação destes aglomerados nos pós calcinados ou mesmo agregados presentes após o revestimento. As nanopartículas magnéticas nao exibem comportamento superparamagnético por causa da coercividade infinitamente pequena decorrente da barreira de energia insignificante no circuito de histerese do circuito de magnetização das partículas como previsto pela Bloch e Neel. Figura 5. Curvas de Magnetização típicas das nanopartículas comerciais de óxido de ferro revestidas com polietileno glicol (PEG) e oleato de sódio (OS) ambas funcionalizadas com acido pluronico.. As duas amostras foram caracterizadas magneticamente, via magnetömetro de campo de gradiente alternado (AGFM), para verificar a contribuição de cada recobrimento quando inseridos sobre as nanopartículas de óxido de ferro. A figura apresenta curvas de magnetização, onde percebe-se que para uma mesma variação de campo magnético tem-se uma maior magnetização para as nanopartículas revestidas com oleato de sódio (NP-OS) do que as com polietileno glicol (NP-PEG) e conforme características conhecidas as nanopartículas apresentam seu caráter superparamagnético devido a ausëncia de histerese. CONCLUSÃO Os resultados mostraram que as nanopartículas revestidas com ácido oléico e funcionalizadas com ácido plurônico tem um comportamento magnético mais estável, além de menor custo e melhor dispersão, quando comparadas com as nanopartículas revestidas com polietileno glicol e funcionalizadas com ácido plurônico. Também é verificado que as nanopartículas comercias não apresentam o caráter superparamagnéticos devido a uma pequena histerese que para ambos os revestimentos. AGRADECIMENTOS Ao CNPq pelo apoio financeiro. REFERÊNCIAS [1] SUN, J., et al., Synthesis and characterization of biocompatible Fe 3O4 nanoparticles, Journal of Biomedical Materials Research Part A, 2007, 80A, 2, 333341. [2] WU, W., et al., Magnetic Iron Oxide Nanoparticles: Synthesis and Surface Functionalization Strategies, Nanoscale Research Letters, 2008, 3, 11, 397-415. [3] Preparation and properties of superparamagnetic nanoparticles with narrow size distribution and biocompatible. [4] Magnetic studies of iron oxide nanoparticles coated with oleic acid and Pluronic® block copolymer. [5] Magnetic Nanoparticle Hyperthermia Using Pluronic-Coated Fe3O4 Nanoparticles: An In Vitro Study, 2012. STUDY OF THE BEHAVIOR OF MAGNETIC IRON OXIDE NANOPARTICLES COMMERCIAL FUNCTIONALIZED WITH PLURONIC ACID ABSTRACT One of the current focuses in the field of nanotechnology is the study of the synthesis of iron oxide nanoparticles because of their technological applications. However, it is known that many synthesis methods have been studied. Therefore, new methods of coatings using methods that allow the control of nature and amount of macromolecules overlying nanoparticles for further analysis of functionality obtained should be the focus of this work. A study was conducted coatings, sodium oleate and polyethylene glycol nanoparticles of iron oxide commercials, then the functionalization with pluronic acid to evaluate its applicability, stability and its magnetic behavior thereof after the functionalization. The results showed that nanoparticles coated sodium oleate and functionalized with pluronic acid has a magnetic behavior more stable, and better dispersion and lower cost when compared with those coated with polyethylene glycol. Keywords: commercial nanoparticles, polyethylene glycol, sodium oleate; surfactant, pluronic acid; magnetic behavior.