Iron oxide nanoparticles synthesis optimized by design of experiments and magnetic particle imaging performance of magnetoliposomes
| dc.contributor.advisor | Raniero, Leandro José | |
| dc.contributor.author | Rost, Nathanne Cristina Vilela | |
| dc.contributor.coadvisor | Rinaldi-Ramos, Carlos M. | |
| dc.contributor.event2 | São José dos Campos | |
| dc.contributor.referee | Ramirez Ramos, Marco Antonio | |
| dc.contributor.referee | Dors Junior, Oli Luiz | |
| dc.contributor.referee | Espírito Santo, Ana Maria do | |
| dc.date.accessioned | 2025-01-23T16:37:44Z | |
| dc.date.available | 2025-01-23T16:37:44Z | |
| dc.date.issued | 2021-08-25 | |
| dc.description.abstract | Iron oxide nanoparticles are clinically approved by Food and Drug Administration (FDA) in the United States of America, where are already used in cases of iron deficiency and as contrast agents for magnetic resonance imaging, highlighting the relevance of such nanomaterials in society. Liposomes are also accepted by FDA and the entrapment of iron oxide nanoparticles originates magnetoliposomes that represents one of the ways for combining magnetic nanoparticles and hydrophilic or hydrophobic molecules. Such combination can be useful for applications in combinatorial therapies, for instance, magnetic hyperthermia and Magnetic Particle Imaging (MPI), a new imaging modality. In this work, magnetic nanoparticles were synthesized by chemical coprecipitation, evaluating the effects of reactional parameters over the hydrodynamic diameter and composition of the samples by using Plackett-Burman experimental design. The results allowed a more reliable protocol, considering the experimental combinations that lead to smaller particles composed mostly of magnetite. Next, magnetoliposomes were prepared from magnetic nanoparticles stabilized by peptization. Characterization techniques were widely used and physical models were applied to data processing of magnetometry, magnetic susceptibility, and transmission electron microscopy. The magnetoliposomes performance as MPI tracers were compared to the nanoparticles (as-synthesized) and Ferucarbotran, the benchmark formulation. The results of this second stage of the work indicated improvement in the MPI physical signal per iron mass after the encapsulation, even though the most representative fraction of particles was governed by the Brownian relaxation mechanism. The magnetoliposomes had shown a signal more intense than Ferucarbotran, even with poorer resolution. This study can be useful for future works because one of the challenges in MPI researches is the production of tracers with performance equivalent to Ferucarbotran. | |
| dc.description.abstract2 | Nanopartículas de óxido de ferro são clinicamente aprovadas pela Food and Drug Administration (FDA) nos Estados Unidos, onde já são utilizadas em casos de deficiência de ferro e como agentes de contraste para ressonância magnética, ressaltando a relevância destes nanomateriais na sociedade. Lipossomas também são aceitos pela FDA e o encapsulamento de nanopartículas de óxido de ferro origina magnetolipossomas, que representam uma das formas de se combinar nanopartículas magnéticas a moléculas hidrofílicas ou hidrofóbicas. Esta combinação é útil para terapias combinadas, por exemplo, como hipertermia magnética e Magnetic Particle Imaging (MPI), uma nova modalidade de imagem. Neste trabalho, nanopartículas magnéticas foram sintetizadas por coprecipitação química, avaliando-se os efeitos dos parâmetros reacionais no diâmetro hidrodinâmico e composição das amostras por meio do planejamento experimental de Plackett-Burman. Os resultados possibilitaram um protocolo mais confiável, considerando-se as combinações experimentais que viabilizam partículas menores compostas principalmente por magnetita. A seguir, magnetolipossomas foram produzidos a partir de nanopartículas magnéticas estabilizadas por peptização. Técnicas de caracterização foram amplamente utilizadas e modelos físicos aplicados no processamento dos dados de magnetometria, suscetibilidade magnética e microscopia eletrônica de transmissão. A performance dos magnetolipossomas como marcadores para MPI foi comparada às nanopartículas como sintetizadas e ao Ferucarbotran, formulação de referência. Os resultados desta segunda fase do trabalho indicaram uma melhora no sinal físico do MPI por massa de ferro após o encapsulamento, embora a fração de nanopartículas mais representativa fosse governada pelo mecanismo de relaxamento de Brownian. Os magnetolipossomas apresentaram sinal mais intenso do que o Ferucarbotran, ainda que resolução inferior. Este estudo poderá ser útil para trabalhos futuros, pois um dos maiores desafios em pesquisas com MPI é a produção de marcadores com performance equivalente ao Ferucarbotran. | |
| dc.description.physical | 121 f. | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.format.mimetype | ||
| dc.identifier.affiliation | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.identifier.affiliation | University of Florida | |
| dc.identifier.bibliographicCitation2 | OST, Nathanne Cristina Vilela. Iron oxide nanoparticles synthesis optimized by design of experiments and magnetic particle imaging performance of magnetoliposomes. São José dos Campos, 2021. 121 f. Tese (Doutorado em Física e Astronomia) - Universidade do Vale do Paraíba, Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento, São José dos Campos, 2021. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.univap.br/handle/123456789/505 | |
| dc.language.iso | en_US | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | UNIVAP | |
| dc.publisher.institution | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.publisher.program | Doutorado em Física e Astronomia | |
| dc.publisher.spatial | São José dos Campos | |
| dc.subject.keyword | Nanopartículas | |
| dc.subject.keyword | Planejamento de Experimentos | |
| dc.subject.keyword | Magnetolipossomas | |
| dc.title | Iron oxide nanoparticles synthesis optimized by design of experiments and magnetic particle imaging performance of magnetoliposomes | |
| dc.title.alternative | Síntese de nanopartículas de óxido de ferro otimizada por planejamento experimental e desempenho de magnetolipossomas em magnetic particle imaging | |
| dc.type | Tese |