Clardy, Meghan

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    Development of optimal iron oxide nanoparticles with increased heating capabilities for application in magnetic fluid hyperthermia
    (2013) Clardy, Meghan; Rinaldi, Carlos; College of Engineering; Latorre Esteves, Magda; Torres-Lugo, Madeline; Department of Chemical Engineering; Rosario, Lourdes M.
    Hipertermia de fluido magnético (MFH) a mostrado ser un método efectivo para la erradicación de células cancerosas. Esta técnica se basa en la absorción de nanopartículas magnéticas por parte de la célula seguido por la exposición a un campo de corriente alterna (AC), el cual, a través de interacciones magnéticas, causa que las partículas disipen energía calentando la célula a una temperatura lo suficientemente alta que resulta en muerte celular programada. Con el propósito de optimizar esta técnica para un futuro uso médico, es vital que las partículas respondan al campo magnético de manera que produzcan una gran energía para que sea un proceso efectivo y eficiente. La disipación óptima de calor en un medio fijo es lograda mediante la maximización del tiempo de relajación de Néel resultando en un incremento de energía del dipolo de rotación. Las nanopartítulas de óxido de hierro tienen el potencial de mejorar grandemente el proceso de MHF porque la magnetíta es biocompatible a la vez que tiene la habilidad de ser modificada para responder al mecanismo de relajación de Néel. Los tiempos de relajación de Néel dependen de los diámetros magnéticos de las partículas y tienen un diámetro magnético ideal entre 14-19 nm, un tamaño característico para alcanzar los diámetros más altos de transición de las regiones superparamagnéticas a ferromagnética. IONPs de este tamaño han sido sintetizados usando solventes de alto punto de ebullición en una reacción de descomposición termal monitoreada. Síntesis exitosas han demostrado que IONPs con diámetro óptimo tienen el potencial de disipar diez veces la energía que IONPs con diámetro magnético menor que 10nm en campos comparable de AC. Con el propósito de proveer estabilidad coloidal a lo largo de una reducción en citotoxicidad, las partículas fueron funcionalizadas via el intercambio de ligando con aminopropyltriethoxysilane (APS) seguido por el enlace covalente de carboxymethyl dextran (CMDx). El diseño y funcionalización de estas partículas que puede disipar cantidades elevadas de energía ofrece mejoras a MFH mediante el incremento de la eficacia del calentamiento resultando en un número menor de partículas que necesitan ser eliminadas por el cuerpo.