Diseño y síntesis de sistemas nanoparticulados de BaFe12O19 como portadores de moléculas con actividad biológica

Abstract

Nowadays, there is a great variety of formulations for the synthesis of nanostructured materials based on iron oxide with biomedical applications. The aim of the present work was to design and synthesize nanostructured macro-mesoporous hierarchical spherical aggregates of barium hexagonal ferrite BaFe12O19 using the sol-gel method through molecular self-assembly and spraydrying. Therefore, using a 2f factorial experimental design, the concentration (wt%) of template and the parameters of temperature (T) and pressure (P) in the spray drying process were evaluated to determine the effect of these variables on the aggregate size of BaFe12O19 and the size of macropore. Characterization techniques such as XRD, SEM, and TEM determined the structure, morphology and composition of the BaFe12O19 powders obtained after the spray-drying process. Spherical aggregates of 1.7 μm were obtained with a meso-macroporous structure determined from SEM and BET. The macropore size was about 223 nm and the mesopore size varied between 3.4 nm and 12 nm. Hysteresis loops were obtained from VSM technique and the magnetic properties of BaFe12O19 aggregates were determined. At a calcination temperature of 700 ° C a material with semi-hard behavior was obtained, whose saturation magnetization and coercive field values were, Ms = 14.24 emu/g and Hc = 194.65 Oe, respectively. Finally, the BaFe12O19 aggregates were tested as carriers of biologically active molecules. For this purpose, the peptide DS (Hairless suppressor binding domain [Su (H)] was used as the template drug, synthesized from the plasmids pF1A T7 Flexi® and pFN21K from the T7 strain of Escherichia coli The loading capacity and release profile of the DS peptide was determined by the SDSPAGE, FTIR, Wester blot and UV-vis techniques.

Hoy en día existe una gran variedad de formulaciones para la síntesis de materiales nanoestructurados a base de óxido de hierro para aplicaciones biomédicas. El objetivo del presente trabajo fue diseñar y sintetizar agregados nanoestructurados de hexaferrita de bario (BaFe12O19) de tamaño micrométrico con jerarquía meso-macroporosa usando el método sol-gel y secado por aspersión. Usando un diseño experimental factorial 2f, se evaluaron la concentración (% peso) de agente porógeno y los parámetros de temperatura (T) y presión (P) en el proceso de secado por aspersión para determinar el efecto de estas variables sobre el tamaño de agregado de BaFe12O19 y el tamaño de macroporo. A parir de técnicas de caracterización tales como XRD, SEM y TEM se determinó la estructura, morfología y composición de los polvos de BaFe12O19. Se obtuvieron agregados esféricos de 1.7 μm de diámetro con una estructura meso-macroporosa determinada a partir de SEM y BET. El tamaño de macroporo fue de aproximadamente 223 nm y el tamaño de mesoporo varió entre 3.4 nm y 12 nm. Así mismo, mediante VSM se obtuvieron curvas de histéresis a partir de las cuales se determinó las propiedades magnéticas de los agregados de BaFe12O19. A una temperatura de calcinación de 700 °C se obtuvo un material con comportamiento semiduro, cuyos valores de magnetización de saturación y campo coercitivo fueron, Ms = 14.24 emu/g y Hc = 194.65 Oe, respectivamente. Finalmente, los agregados de BaFe12O19 fueron probados como portadores de moléculas con actividad biológica, para ello, se usó el péptido DS como fármaco modelo, sintetizado a partir de los plásmidos pF1A T7 Flexi® y pFN21K a partir de la cepa T7 de Escherichia coli. Se determinó la capacidad de carga y perfil de liberación del péptido DS mediante las técnicas de SDS-PAGE, FTIR, análisis tipo Wester blot y UV-vis.