Materiais híbridos magnéticos : preparação, caracterização e aplicação na área biomédica

Abstract

Os materiais híbridos têm atraído muita atenção devido, principalmente à sua ampla faixa de aplicações, incluindo, liberação controlada de fármacos, captura de células e biossensores. Estes materiais podem ser obtidos a partir da combinação de polímeros com partículas magnéticas. Nesta tese, são apresentados a síntese e caracterização de dois diferentes materiais híbridos magnéticos: i) hidrogéis e ii) nanopartículas. No caso dos hidrogéis, este trabalho reporta a síntese e caracterização de um novo material, com propriedades pHresponsivas, baseado em poli(etileno glicol). A composição dos hidrogéis obtidos, que apresentaram um maior grau de intumescimento em função da variação de pH, foram utilizados como base para a obtenção de um material pH- e magneto-responsivo para aplicação na liberação controlada de Prednisolona (fármaco modelo). O potencial farmacológico desses hidrogéis foi avaliado a partir dos estudos de transporte de água, liberação de fármaco e ensaios de citotoxicidade. Além disso, demonstrou-se que a alteração dos grupos químicos, presente na estrutura polimérica dos hidrogéis, é uma importante característica para a liberação de moléculas encapsuladas. No caso das partículas híbridas magnéticas, avaliaram-se as condições experimentais utilizadas na síntese de partículas com o núcleo magnético e uma casca de poli(estireno-co-divinilbenzeno). Em seguida, essa condição experimental foi adaptada de modo a obter-se partículas magneto- e eletro-responsivas do tipo core-shell baseados em poli(pirrol-co-pirrol-2-ácido carboxílico). As partículas obtidas apresentaram um alto teor de óxido de ferro. Além disso, as partículas contendo grupos carboxílicos na sua superfície apresentaram uma boa condutividade sendo promissores para aplicações de detecção e captura de analitos específicos (como por exemplo sulfapiridina) em laboratórios em miniatura (labon-a-chip)

Hybrid materials have been attracted much attention due to their wide range of applications including drug release, cell sorting, biosensors, and so on. These materials can be obtained combining polymers with magnetic nanoparticles. Herein, two different types of dualresponsive hybrid materials have been developed: i) hydrogels, and ii) nanoparticles. In case of the hydrogels, a novel pH-responsive material based on poly(ethylene glycol) was synthesized and characterized. Then, the samples which showed the best response in swelling under pHchanging were used as reference for obtaining a magnetic- and pH-responsive hydrogel for Prednisolone release (drug model). The pharmacological potential of these hydrogels were demonstrated by determining their water transport profile, drug release behavior, and cytotoxicity. In addition, the structural changes in their polymer network, in response to pH, which is an important characteristic for stimuli-triggered release of guest molecules were demonstrated. For magnetic hybrid nanoparticles, the experimental conditions used to obtain the poly(styrene-co-divnylbenzene) shell with magnetic core were studied. Afterwards, the same experimental procedure was adapted in order to obtain a magnetic- and electricresponsive core-shell particles based on poly(pyrrole-co-pyrrole-2-carboxylic acid). The desired perfect magnetic core and polymer shell morphology were successfully obtained exhibiting high iron oxide content. Moreover, the obtained particles are found to be conducting material bearing carboxylic groups on their surface. These promising conducting magnetic particles can be used for both transport and lab-on-a-chip detection