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Disertación de Maestría
DOI
10.11606/D.76.2012.tde-23102012-101205
Documento
Autor
Nombre completo
Camilo Arturo Suarez Ballesteros
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2012
Director
Tribunal
Zucolotto, Valtencir (Presidente)
Bernardez, Andréa Simone Stucchi de Camargo Alvarez
Camargo, Emerson Rodrigues de
Título en portugués
Síntese e caracterização de nanopartículas Fe3O4@Au e desenvolvimento de sensores para aplicações em nanomedicina
Palabras clave en portugués
Nanopartículas Fe3O4@Au
Sensor de Dopamina
Toxicidade das Nps Fe3O4@Au
Resumen en portugués
Com o desenvolvimento de novos nanomateriais têm-se descoberto propriedades eletrônicas, elétricas, ópticas e catalíticas únicas para aplicações nanotecnológicas. Entre estes nanomateriais com caraterísticas singulares, estão as nanopartículas (Np) CoreαShell, as quais combinam propriedades físico-químicas de dois materiais diferentes, provendo maior eficiência em aplicações como nanoeletrônica, sensoreamento, biossensoreamento e biomédicas. Neste trabalho, Np CoreαShell são sintetizada com núcleo (Core) de Np Fe₃O₄ e com casca (Shell) de Np Au, formando as Nps Fe₃O₄αAu na presença do dendrímero poli(amidoamina) geração 4.0 (Pamam G4). As propriedades físico-químicas do nanomaterial core-shell são estudadas através de análises espectroscópicas, microscopias e eletroquímicas, além de medidas de magnetização. Essas técnicas revelam a formação das Nps Au nas cavidades do Pamam G4 e as interações eletrostáticas entre os grupos funcionais do Pamam G4 e os grupos OH ⁻ e H ⁺ da superfície das Nps magnéticas, as quais dão uma forte estabilidade na configuração da Np Fe₃O₄αAu. Evidencia-se propriedades óticas da Np Au e propriedades superparamagnéticas da Np Fe ₃ O ₄, as quais podem ser usadas para aplicações em nanomedicina. As propriedades electrocatalíticas das Nps são utilizadas na detecção de dopamina (DA). Foram fabricados sensores eletroquímicos das Nps Fe₃O₄αAu, Nps Fe₃O₄ e Nps Au, e caracterizados por técnicas de voltametria cíclica e voltametria de pulso diferencial. A fabricação dos sensores consistiu na deposição de camadas alternadas entre as nanopartículas com o poliânion poly(ácido vinil sulfônico) (PVS) no eletrodo de ITO, levando à configuração de três arquiteturas; ITO - (Fe₃O₄αAu ⁄ PV S), ITO - (Fe₃O₄ ⁄ PV S) e ITO - (Au ⁄ PV S). Um problema encontrado na detecção de DA é que esta tem potenciais de oxidação aproximadamente iguais ao ácido ascórbico (AA) e ao ácido úrico (AU). Portanto, os sensores utilizados na detecção de DA, devem ser altamente seletivos a DA em relação a seus interferentes. Os sensores desenvolvidos aqui mostraram uma boa seletividade e velocidade de resposta na detecção de DA, sendo o sensor ITO - (Fe₃O₄αAu ⁄ PV S) o mais eficiente. As Nps Fe₃O₄αAu revelam maior citotoxicidade nas células cancerígenas comparadas com as células saudáveis, já que as células cancerígenas são mais sensíveis ao estresse oxidativo produzido pelas nanopartículas no interior da célula.
Título en inglés
Synthesis and characterization of Fe3O4@Au nanoparticles and development of sensors for application in nanomedicine
Palabras clave en inglés
Fe3O4@Au Nanoparticles
Sensor Dopamine
Toxicity of Fe3O4@Au Nps
Resumen en inglés
Along with the development of nanomaterials came the knowledge and design of their unique eletronic, optical and catalitycal properties which may be used for a variety of nanotecnological applications. A special class of nanomaterials with interesting characteristics is represented by the CoreαShell nanoparticles, which combine the physicochemical properties of two differerent nanomaterials (including oxides, metals, semiconductors or polymers). This combination provides greater efficiency in applications such as nanoelectronics, sensing, biosensing and biomedical areas. This study reports the synthesis of Fe₃O₄ Np, which in the presence of the polyamido amine generation 4.0 (Pamam G4), is covered with Au Np forming the Fe₃O₄αAu Nps. The nanomaterials had been characterized using spectroscopic, microscopic and electrochemical techniques. The results revealed the formation of Au Nps in the cavities of PAMAM G4 and showed that the electrostatic interactions between the PAMAM functional groups and the OH ⁻ and H ⁺ groups on the surface of the magnetic nanoparticles lead to a strong stability in the configuration of Fe₃O₄αAu Nps. The optical properties of the Au Np (namely the Plasmon resonance band at 542 nm) as well as the superparamagnetic properties of the Fe₃O₄ Np were present in the core-shell nanostrutures. Due to their electrocatalytical properties, the core-shell nanoparticles were employed as active elements for dopamine (DA) detection. The fabrication of the modified electrodes for DA detection consisted in the deposition by LbL technique of alternating layers of nanoparticles and poly(vinyl sulfonic acid) (PVS) on the ITO eletrode, in three distinct architectures: ITO - (Fe₃O₄αAu Fe₃O₄ PV S), ITO - (Fe₃O₄ ⁄ PV S) and ITO - (Au ⁄ PV S). We found a good selectivity and rapid response toward the detection of DA, being the sensor ITO - (Fe₃O₄αAu ⁄ PV S) the most efficient. The effect of Fe₃O₄αAu Nps showed a higher cytotoxicity in cancer cells compared to healthy cells, because cancer cells are more sensitive to oxidative stress produced by the nanoparticles.
 
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Fecha de Publicación
2012-10-25
 
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