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Síntesis controlada de Fe3O4/SiO2 para su evaluación como agente teranóstico

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dc.contributor.author Fuentes García, Jesús Antonio
dc.date.accessioned 2021-08-11T01:31:01Z
dc.date.available 2021-08-11T01:31:01Z
dc.date.created 2017-12-07
dc.date.issued 2021-08-09
dc.identifier.citation Fuentes García, Jesús Antonio. (2017). Síntesis controlada de Fe3O4/SiO2 para su evaluación como agente teranóstico. (Doctorado en Tecnología Avanzada). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas, México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/29148
dc.description Tesis (Doctorado en Tecnología Avanzada), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, UPIITA, 2016, 1 archivo PDF, (151 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: El desarrollo de nanotecnología para aplicaciones específicas exige procesos de obtención de nanoestructuras con características y funciones bien definidas. Las propiedades que definen los sistemas nanoestructurados dependen del tipo de material, su estructura atómica, tamaño, dimensión, interacciones en el medio y con diferentes fuentes de energía o excitación. En esta tesis aborda la síntesis controlada de núcleos magnéticos de nanopartículas de magnetita (Fe3O4NPs) por métodos químicos y la caracterización de sus propiedades físicas para su posterior encapsulación. El objetivo es obtener nanoestructuras estabilizadas con dióxido de silicio (SiO2) para mejorar la funcionalidad superficial, estudiar sus propiedades superparamagnéticas en función del tamaño de partícula, morfología y espesor del recubrimiento para determinar si estos sistemas son candidatos para su posible aplicación en generación de hipertermia y/o agente de contraste tomando como base los resultados de la caracterización. La síntesis de los núcleos magnéticos se llevó a cabo por el método de coprecipitación y sonoquímico, miestras que el recubrimiento se desarrolló a través de modificaciones al método de Stöber. La metodología desarrollada para elaborar Fe3O4−SiO2 permite la dispersión de núcleos magnéticos en una matríz de SiO2, estudiando la influencia del tiempo de agitación (2, 4, 8 y 12 h). Mientras que la síntesis de Fe3O4@SiO2mostró la formación de estructuras núcleo@coraza con diferentes espesores al variar la cantidad de precursor (TEOS), tal como lo revela la caracterización por microscopía electrónica. La adecuada estabilización en ambos procedimientos se comprobó a través de XRD, ya que las propiedades cristalinas de los núcleos se conservan después del proceso de recubrimiento. La formación del SiO2 superficial y su potencial de interacción con ligandos se estudió por FTIR, se observaron los enlaces Si−O−Si del material y algunas contribuciones del núcleo magnético con las vibraciones de los enlaces Fe−O. Las contribuciones de grupos Si−OHy−OH se atribuyen a la superficie, lo cual permite interaccionar a las nanoestructuras Fe3O4−SiO2yFe3O4@SiO2 con moléculas biológicas o fármacos para su entrega controlada y selectiva. Los núcleos magnéticos recubiertos con SiO2 obtenidos poseen propiedades superparamagnéticas que permiten orientarlas en dirección al campo aplicado, tal como lo revela la caracterización por VSM. Las contribuciones monodominio en Fe3O4−SiO2 fueron observadas a través de MFM y se observaron los perfiles de topografía, que muestran los tamaños de partícula dispersa en la matriz de SiO2 en el orden nanométrico, así como la orientación paralela de los dominios magnéticos debida al campo inducido. Sí se aplica un campo magnético alterno a estas nanoestructuras a frecuencias del orden de 500kHza varios MHz, entonces las fluctuaciones y vibraciones de nanoparticulas generan calor alcanzando temperaturas en un intervalo de 42 a 46◦C. Este fenómeno es conocido como hipertermia y se puede aprovechar para formular núcleos magnéticos encapsulados para el desarrollo de terapias alternativas, diagnóstico y tratamiento contra cáncer buscando reducir los efectos secundarios que generan las quimioterapias y radioterapias. También es posible crear sistemas de terapia con moléculas fotosensibles en sistemas funcionalizados para ser excitados a través de fuentes laser con ciertas características de ancho de banda específico. Los sistemas nanoestructurados capaces de combinar propiedades para el diagnóstico y terapia contra cáncer, se les define como agentes teranósticos o sistemas multifuncionales. ABSTRACT: The development of nanotechnology for specific applications requires processes to obtain nanostructures with well-defined characteristics and functions. The properties thatdefine nanostructured systems depend on the type of material, atomic structure, size, dimension, interactions in biological media and with different sources of energy or ex-citation. This thesis deals with the controlled synthesis of magnetic nuclei of magnetitenanoparticles (Fe3O4NPs) by chemical methods and the characterization of their phy-sical properties for their subsequent encapsulation. The aim is to obtain nanostructuresstabilized with silicon dioxide (SiO2) to improve the surface functionality, study their superparamagnetic properties depending on the particle size, morphology and thickness ofcoating to determine if these systems are candidates for possible application in generationof hyperthermia and/or contrast agents, based on the results of characterisation.The synthesis of the magnetic cores was carried out by coprecipitation and sonochemical methods, the coating was developed through modifications to the St ̈ober method. Themethodology developed to elaborate Fe3O4−SiO2 allows the dispersion of magnetic nucleiin a matrix ofSiO2, studying the influence of the agitation time (2, 4, 8 and 12 h ). Whilethe synthesis ofFe3O4@SiO2 showed the formation of core-shell structures with differentthicknesses, by varying the amount of precursor (TEOS) as revealed by the characteriza-tion by electron microscopy. The adequate stabilization in both procedures was verified through XRD, since the crystalline properties of the nuclei are conserved after the coating process. The formation of theSiO2layers and its potential for interaction with ligands was studied by FTIR, theSi−O−Sibonds of the material and some contributions of themagnetic core with the vibrations of the Fe−O bonds were observed. The contributions of groups Si−OH and−OH are attributed to the surface, which allows to interact with the nanostructures Fe3O4−SiO2 and Fe3O4@SiO2 with biological molecules or drugs for controlled and selective nanodelivery. Obtained magnetic cores coated with SiO2 have superparamagnetic properties that allow orienting them towards the applied field, as revealed the characterization by VSM. The monodomain contributions in Fe3O4−SiO2 were observed through MFM and the topography profiles were observed, showing the dispersed particle sizes in the SiO2 matrixin nanometric range, as well as the parallel orientation of the magnetic domains due to the induced field. If an alternating magnetic field is applied to these nanostructures at frequencies of the order of 500kHz to several MHz, then fluctuations and vibrations of nanoparticles generate heat reaching temperatures in a range of 42 to 46circC. This phenomenon is known as hyperthermia and can be used to formulate encapsulated magneticnuclei for the development of alternative therapies, diagnosis and treatment against cancer seeking to reduce the side effects generated by chemotherapies and radiotherapies. It is also possible to create therapy systems with photosensitive molecules in systems functionalized to be excited through laser sources with certain characteristics of specific bandwidth. The nanostructured systems capable of combining properties for diagnosis and therapy against cancer, are defined as theranostic agents or multifunctional systems. es
dc.description.sponsorship CONACyT es
dc.language.iso es es
dc.subject Nanotecnología es
dc.subject Núcleos magnéticos es
dc.subject Dióxido de silicio es
dc.title Síntesis controlada de Fe3O4/SiO2 para su evaluación como agente teranóstico es
dc.contributor.advisor Díaz Cano, Aarón Israel
dc.contributor.advisor Santoyo Salazar, Jaime


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