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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.59.2019.tde-14052020-175503
Documento
Autor
Nome completo
Yaser Hadadian
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2019
Orientador
Banca examinadora
Pavan, Théo Zeferino (Presidente)
Baffa Filho, Oswaldo
Bakuzis, Andris Figueiroa
Bruno, Alexandre Colello
Gualdi, Alexandre José
Tedesco, Antonio Claudio
Título em português
Nanopartículas de magnetita dopadas com zinco para fins teranósticos: magnetoacustografia e hipertermia magnética
Palavras-chave em português
Hipertermia magnética
Magnetoacustografia
Nanopartículas magnéticas
Ultrassom
Resumo em português
A nanociência e a nanotecnologia abriram o caminho para novos e promissores avanços em diferentes campos da ciência, incluindo a medicina. Por exemplo, nanopartículas magnéticas têm sido amplamente utilizadas como agentes teranósticos. Neste contexto, elas podem ser usadas para terapia em hipertermia magnética e como agente de contraste em imagens de magnetoacustografia (MMUS). Esta tese apresenta o resultado de um estudo sistemático sobre o potencial teranóstico de nanopartículas de magnetita dopadas com zinco (ZnxFe1-xFe2O4, x = 0,1, 0,2, 0,3, 0,4). Usando um método de coprecipitação simples e econômico, o Fe2+ foi substituído por Zn2+ na estrutura de magnetita para otimizar suas propriedades magnéticas. Um aumento significativo na saturação magnética para a amostra x = 0,1 foi alcançado, resultando em um aumento de mais de duas vezes no deslocamento induzido pela força magnética em imagens MMUS em comparação com a magnetita pura. O desempenho das nanopartículas preparadas foi investigado para hipertermia magnética sob uma ampla gama de condições experimentais. Neste caso, a amostra x = 0,1 também apresentou uma eficiência de aquecimento superior em relação às demais. Além disso, integramos imagens de MMUS e térmica por ultrassom com hipertermia magnética em uma única plataforma. Essa plataforma teranóstica foi capaz de aplicar campos magnéticos para gerar imagens MMUS e para o procedimento de hipertermia usando uma única bobina. Durante o procedimento de hipertermia, mapas de temperatura bidimensional foram adquiridos em tempo real. O sistema foi testado com sucesso utilizando a amostra Zn0,1Fe0,9Fe2O4. Embora essa plataforma tenha sido avaliada em um experimento com simuladores de tecido, que está longe de ser realista, ela pode abrir um novo horizonte para o planejamento da hipertermia magnética, devido à sua simplicidade, baixo custo, ser não invasiva e ter potencial para gerar imagens em tempo real. Finalmente, o projeto e a construção de um sistema de hipertermia magnética também são apresentados nesta tese.
Título em inglês
Zinc substituted magnetite nanoparticles for theranostic purpose: magnetomotive ultrasound imaging and magnetic hyperthermia
Palavras-chave em inglês
Magnetic hyperthermia
Magnetic nanoparticles
Magnetomotive ultrasound imaging
Ultrasound
Resumo em inglês
Nanoscience and nontechnology have paved the way for new and promising advances in different scientific disciplines including medicine. For example, magnetic nanoparticles have been extensively used as theranostic agents. In this context, they can be used for therapy in magnetic hyperthermia and as contrast agent in magnetomotive ultrasound (MMUS) imaging. This thesis presents the result of a systematic study on the theranostic potential of zinc substituted magnetite nanoparticles (ZnxFe1-xFe2O4, x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4). Using a simple and cost effective coprecipitation route, Zn2+ was substituted for Fe2+ in magnetite structure to optimize its magnetic properties. A significant increase in saturation magnetization at zinc content x=0.1 was achieved, resulting in more than twofold increase in induced displacement for MMUS compared to the pure magnetite. The performance of the prepared nanoparticles was investigated for magnetic hyperthermia under a wide range of experimental conditions. In this case, also, sample x=0.1 showed a superior heating efficiency compared to the others. In addition, we integrated magnetomotive and thermal ultrasound imaging with magnetic hyperthermia in a single platform. This theranostic platform was capable of acquiring MMUS images, applying a radiofrequency magnetic field for the hyperthermia procedure, and providing a real-time two-dimensional temperature map. The system was successfully tested using the sample Zn0.1Fe0.9Fe2O4, offering an entire theranostic platform in the field of magnetic hyperthermia. Although this platform was evaluated in a phantom experiment, which is far from realistic conditions, it may open a new horizon for magnetic hyperthermia planning, owing to its simplicity, low-cost, real-time, and non-invasive features. Finally, the design and construction of a cross-coupled inverter for the magnetic hyperthermia system is also presented in this thesis.
 
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Data de Publicação
2020-07-14
 
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