Desenvolvimento de materiais nanoestruturados e magnéticos para aplicações biomédicas

Abstract

A malária é uma doença tropical que ainda mata ao redor do mundo. Apesar de haver diversos fármacos para o tratamento dessa doença, o protozoário causador da doença está se tornando resistente aos medicamentos existentes. Nesse contexto, a comunidade científica dedica-se a busca de novos fármacos ou a potencialização dos existentes. Na parte I desse trabalho, um composto de coordenação de Pt(II) com atividade antimalárica foi imobilizado em um sistema core@shell de sílica e óxido de ferro. A análise de difração de raios X apresentou os picos característicos da estrutura cristalina de magnetita e maghemita que são confirmadas em concentrações equivalentes através de espectroscopia Mössbauer. Nas imagens de microscopia eletrônica de varredura e transmissão foi possível verificar partículas esféricas com aproximadamente 117 nm de diâmetro e seu recobrimento com sílica. Utilizando os dados das análises de PIXE do material contendo o complexo obteve-se teor de Platina de 84 (±23) ppm. Na parte II, uma sílica mesoporosa magnética (magMCM) foi sintetizada para encapsular o fármaco cloroquina (CQ). O difratograma de raios X e os espectros de Mössbauer mostraram padrões correspondentes à magnetita e à maghemita. Além disso, a espectroscopia de Mössbauer revelou comportamento superparamagnético, atribuído a domínios magnéticos únicos em partículas menores que 10 nm. O fármaco CQ foi encapsulado por impregnação por umidade incipiente (magMCM-CQ). As isotermas de adsorção–dessorção de N2 mostraram que as moléculas de CQ foram encapsuladas nos poros, sem preencher completamente os mesoporos. A CQ encapsulada apresentou liberação rápida (99% em 3 h) e melhor solubilidade em comparação com o fármaco não encapsulado, atribuída à encapsulação da CQ em forma amorfa. A avaliação da biocompatibilidade de magMCM, magMCM-CQ e CQ não revelou toxicidade associada ao magMCM. Por outro lado, a CQ não encapsulada e o magMCM-CQ exibiram atividade dose-resposta comparável, indicando um efeito citotóxico similar.

Malaria is a tropical disease that continues to cause deaths around the world. Despite the availability of several drugs for its treatment, the protozoan responsible for the disease is becoming resistant to existing medications. In this context, the scientific community is focused on the search for new drugs or the enhancement of existing ones. In Part I of this study, a Pt(II) coordination compound with antimalarial activity was immobilized in a core@shell system of silica and iron oxide. X-ray diffraction analysis showed the characteristic peaks of the crystalline structure of magnetite and maghemite, which were confirmed at equivalent concentrations by Mössbauer spectroscopy. Scanning and transmission electron microscopy images revealed spherical particles with approximately 117 nm in diameter coated with silica. Using PIXE analysis data of the material containing the complex, a platinum content of 84 (±23) ppm was obtained. In Part II, a magnetic mesoporous silica (magMCM) was synthesized to encapsulate the drug chloroquine (CQ). The X-ray diffractogram and Mössbauer spectra showed patterns corresponding to magnetite and maghemite. Additionally, Mössbauer spectroscopy revealed superparamagnetic behavior, attributed to single magnetic domains in particles smaller than 10 nm. The drug CQ was encapsulated by incipient wetness impregnation (magMCM-CQ). Nitrogen adsorption–desorption isotherms showed that CQ molecules were encapsulated in the pores, without completely filling the mesopores. The encapsulated CQ exhibited rapid release (99% in 3 hours) and better solubility compared to the non-encapsulated drug, attributed to the encapsulation of CQ in an amorphous form. The biocompatibility assessment of magMCM, magMCM-CQ, and CQ showed no toxicity associated with magMCM. On the other hand, non-encapsulated CQ and magMCM-CQ exhibited comparable dose-response activity, indicating a similar cytotoxic effect.