Desarrollo de nanocompuesto bifuncional para aplicaciones en hipertermia magnética y sensible a la radiación ionizante

Abstract

En este trabajo se sintetizaron nanopartículas de ferrita de zinc, a partir de las cuales se fabricaron compuestos integrados por nanopartículas embebidas en hidroxiapatita carbonatada (NPsHAP). Tanto las nanopartículas como el compuesto NPsHAP fueron caracterizados morfológica y estructuralmente, determinando un diámetro medio de las nanopartículas de (18 ± 3) nm inmersas en una matriz de hidroxiapatita de tamaño micrométrico. A partir de ciclos M vs. H se determinó que las nanopartículas poseen una magnetización de saturación de (56 ± 2) A.m2 /kg. Se realizaron mediciones de hipertermia magnética dispersando las muestras sintetizadas en medios de diferente viscosidad. Los resultados confirman que las nanopartículas son aptas para producir calentamiento por hipertermia magnética tanto en medios viscosos como no viscosos, indicando que la relajación del momento magnético está dominada por el mecanismo de Néel. Mediante resonancia paramagnética electrónica se estudió la sensibilidad de la hidroxiapatita al ser expuesta a rayos X y además se analizó el efecto del recocido previo a la irradiación en la estabilidad de los defectos generados. El radical 2 − es el principal defecto observado con la presencia de especies secundarias cuya intensidad varía según el tratamiento. El compuesto NPsHAP también presenta defectos paramagnéticos al ser irradiado los cuales provienen de la hidroxiapatita. Estos resultados demuestran la bifuncionalidad del nanocompuesto fabricado, lo cual es promisorio para avanzar en el desarrollo y aplicación de nuevos materiales para terapias oncológicas por hipertermia magnética y como sensores locales de radiación ionizante.

In this study, zinc ferrite nanoparticles were synthesized, from which composites were fabricated by embedding the nanoparticles in carbonate hydroxyapatite (NPsHAP). Both, the nanoparticles and the NPsHAP composite, were morphologically and structurally characterized, revealing an average nanoparticle diameter of (18 ± 3) nm embedded in a micrometric hydroxyapatite matrix. Magnetic hysteresis loops (M vs H) analysis determined that the nanoparticles exhibit a saturation magnetization of (56 ± 2) A.m2 /kg. Magnetic hyperthermia measurements were conducted by dispersing the synthesized samples in media with different viscosities. The results confirm that the nanoparticles are suitable for generating magnetic hyperthermia heating in both viscous and non-viscous media, indicating that magnetic moment relaxation is dominated by the Neel mechanism. Electron paramagnetic resonance (EPR) was employed to study the sensitivity of hydroxyapatite to X-ray exposure, and the effect of annealing prior to irradiation on the stability of the generated defects. The 2 − radical was identified as the primary defect observed, with the presence of secondary species whose intensity varied depending on the treatment. The NPsHAP composite also exhibits paramagnetic defects upon irradiation, originating from the hydroxyapatite component. These findings demonstrate the bifunctionality of the fabricated nanocomposite, which holds promise for advancing the development and application of new materials for oncological hyperthermia therapy and as local sensors for ionizing radiation.