3.3.1 Espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)
As amostras foram preparadas na forma de pastilhas, utilizando brometo de potássio (KBr, Aldrich, grau espectroscópico) por meio de mistura homogênea sólida. Utilizou-se um espectrofotômetro Nicolet 6700 com resolução de 4 cm-1, acumulado em 16 varreduras. As medidas também foram realizadas no modo de refletância total atenuada - ATR (do inglês Attenuated Total Reflectance) em um equipamento Agilent Cary 630, com resolução de 4 cm-1, acumulado em 64 varreduras. As amostras foram secas antes da medida para evitar a presença de bandas associadas à água de adsorção. Todas as medidas foram realizadas à temperatura ambiente (~25 °C).
3.3.2 Difratometria de raios X (XRD)
As medidas foram realizadas em um difratômetro Shimadzu XRD-7000 operando com radiação CuKα (λ = 1,5406 Å) a 40 kV e 0 mA. A região analisada foi de 10° a 70° (2θ) e a velocidade de 2° (2θ) min-1
. As medidas foram realizadas à temperatura ambiente (~25 °C). Para o cálculo do tamanho de cristalito (D) foi utilizada a equação de Scherrer (D = kλ/βcosθ), onde k é uma constante de forma (igual a 0,9 assumindo que o cristalito é esférico), λ é o comprimento de onda de
raios X (1,5406 Å), θ é o ângulo de difração de Bragg (graus), e β é a largura à meia altura (radianos)
3.3.3 Análise termogravimétrica (TGA)
As medidas termogravimétricas foram realizadas no equipamento SDT Q600/TGA-DTA. As amostras foram analisadas no intervalo de 25 a 800 °C, com velocidade de 10 °C min-1 em cadinho de alumínio e atmosfera de ar sintético. A vazão do gás utilizada foi de 100 mL min-1, utilizando-se aproximadamente 5 mg de massa de amostra.
3.3.4 Magnetometria de amostra vibrante (VSM)
O estudo magnético por VSM (do inglês Vibrating Sample Magnetometry) das amostras foi realizado à temperatura ambiente (~25 °C) em um magnetômetro de amostra vibrante GMW Magnet Systems, modelo 3474-140, que permite medir a magnetização das amostras em diferentes campos magnéticos. O equipamento opera detectando a voltagem induzida no arranjo de bobinas de detecção pela variação da magnetização associada à vibração da amostra [105]. Uma massa conhecida de amostra é fixada em um porta-amostra tipo haste que vibra durante a medida. Para todas as amostras foi utilizado campo máximo igual a 2 Tesla. A técnica de VSM é utilizada para determinar o comportamento magnético de um determinado material através da resposta de magnetização com diferentes valores de campo na qual se obtém as curvas de histerese.
3.3.5 Espectrofotometria de absorção molecular UV-Vis
Os espectros UV-Vis foram obtidos em um espectrofotômetro Varian Cary 50. A faixa espectral analisada foi de 450 a 650 nm para monitorar a banda de absorção da Rodamina B (554 nm). Os espectros foram obtidos a 25 °C em cubeta de quartzo com aproximadamente 3 mL de solução de Rodamina B em tempos diferentes no decorrer da reação. Para as medidas de identificação da ligação dupla pela reação das partículas com água de bromo, foram utilizadas as mesmas
condições experimentais analisando a região de 350 a 550 nm para monitorar a banda em 390 nm do Br2.
3.3.6 Microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM)
As microscopia eletrônica de varredura (SEM) e análise elementar por espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDS) foram obtidas em um microscópio Field Emission Gun JSM 6330F, instalado no Laboratório de Microscopia Eletrônica (LME) – LNLS. A voltagem de aceleração variou de 10 a 30 kV. Utilizou-se porta-amostra de silício para todas as amostras, e estas foram recobertas com carbono. Para medidas de TEM, as imagens foram obtidas em um microscópio HRTEM JEOL 3010, instalado no Laboratório Nacional de Nanotecnologia - LNNano. A voltagem de aceleração foi de 300 kV. As amostras foram dispersas em etanol e gotejadas sobre grades de Cu (400 mesh) recobertas com filme de carbono ultrafino (< 3 nm) e secas em ar estático.
3.3.7 Análise de área superficial – isoterma de adsorção e dessorção de N2
As isotermas de adsorção/dessorção de nitrogênio foram obtidas em um analisador de área superficial e tamanho de poros Micromeritics ASAP 2020. Foi realizada degasagem da amostra a 30 °C até pressão 10 μmHg. A partir dos resultados obtidos, foi possível determinar a área superficial pelo método BET (Brunauer–Emmett–Teller).
3.3.8. Espectroscopia de luminescência e medidas de tempo de vida de emissão
Os espectros de excitação e de emissão foram obtidos em um espectrofluorímetro Horiba Jobin Yvon Fluorolog3 modelo FL3-22iHR320 com monocromador duplo de excitação (grades com 1200 gr/mm blaze em 330 nm) e emissão (grades com 1200 gr/mm blaze em 500 nm) equipado com lâmpada de Xe Ushio ozone free de 450 W. Os dados foram adquiridos utilizando acessório para amostras sólidas, posicionado a 22,5° em relação ao feixe incidente (front face). Os
espectros de excitação foram obtidos monitorando-se a transição 5D0→7F2 no
intervalo de 250 a 450 nm. Os espectros de emissão foram obtidos na região de 550 a 720 nm, com excitação no estado eletrônico do ligante. As medidas foram realizadas em temperatura ambiente (~25 °C).
As curvas de decaimento de emissão em relação ao tempo foram adquiridas utilizando uma lâmpada pulsada de Xe com potência nominal de 150 W no modo multichannel. A excitação foi fixada no estado eletrônico do ligante e a emissão na transição 5D0→7F2 do íon Eu3+. Utilizou-se o acessório Peltier para
controle de temperatura, a qual variou de 10 a 70 °C. As fendas de emissão e de excitação foram combinadas de modo a resultar na melhor relação resolução/intensidade.
3.3.9 Citotoxicidade das partículas de magnetita
Os ensaios de citotoxicidade usando o 3-brometo de (4,5-dimetil-2- tiazolil)-2,5-difenil-tetrazólio (MTT) foram realizados em parceria com a Dra. Luciana M. de Hollanda, no Instituto de Biologia da UNICAMP. Para os testes, foram utilizadas quatro linhagens distintas de células: NIH/3T3 (células saudáveis embrionárias de camundongos), A549 (célula de câncer pulmonar humano), e PANC-1 (células de câncer pancreático humano), cedidas pelo Prof. Dr. João Ernesto de Carvalho Ramos, e NG97 (células de câncer cerebral humano - glioma), cedidas pela Profa. Dra. Liana Maria Cardoso Verinaud.
Um volume de 1 mL de células de estoque foram descongeladas e crescidas em meio RPMI 1640 suplementado com antibiótico/antimicótico (Cultilab, Campinas, SP, Brasil) e 10% de soro fetal bovino (SFB) como suplemento de crescimento. As culturas foram então incubadas a 37 °C sob atmosfera de 5% de CO2, trocadas a cada 48 h. Ao atingir confluência, a cultura foi lavada para total
retirada do meio RPMI e SFB e então se efetuou o tratamento com tripsina e EDTA para soltar a cultura celular do frasco. Em seguida, alíquotas de 300 μL de concentração de 105 até 107 células mL-1 foram suspensas em diversos poços de uma placa de 96 poços, retornando o meio RPMI e SFB, as quais permaneceram incubadas a 37 °C sob atmosfera de 5% de CO2 por 24 h ou 48 h. As partículas de
Fe3O4 (M60 e M140) previamente esterilizadas a 120 °C e 1,2 atm foram suspensas
adicionadas às culturas celulares nos porta-amostras. Para cada tipo celular e tempo de ensaio, foi mantida uma linhagem de controle, sem nanopartículas.
O ensaio de MTT é dado pela oxidação das mitocôndrias celulares. Então, após o período estipulado para verificar a atividade das nanopartículas, 24 ou 48 h, as células são lavadas e é adicionado 1 mL de um meio contendo o reagente MTT (0,5 mg mL−1) e RPMI, o qual promove a oxidação das mitocôndrias das células viáveis. Após 3 horas de incubação a 37 °C, o meio com o corante é removido e 100 μL de etanol é adicionado para remover o formazan, dado da oxidação do MTT nas células viáveis. Após 10 min de agitação, é coletada a absorção da solução em 570 nm com o auxílio de um espectrofotômetro ELx800 Absorbance Microplate Reader. Cada ensaio foi feito em triplicata.
Com a intensidade da absorção, é possível estimar a quantidade de células viáveis e então verificar a citotoxicidade do material estudado, comparando- se com as células-controle. Para as análises estatísticas foram feitos testes ANOVA segundo testes comparativos de Dunnett calculados através do software GraphPad Prism 6.00. Diferenças foram consideradas significativas quando o valor de p foi menor que 0,05.
3.3.10 Medidas de hipertermia magnética
As medidas de hipertermia magnética foram realizadas no Laboratório de Materiais Coloidais do Instituto de Química da USP-São Carlos, coordenado pelo Prof. Dr. Laudemir Carlos Varanda, utilizando um equipamento magneTherm™ da marca NanoTherics. As amostras de magnetita (20 mg) e do sistema magnético e luminescente (60 mg) foram dispersas em 2 mL de água e colocadas no porta- amostra fechado com isolante térmico, em um sistema adiabático. O sistema é composto por um osciloscópio, um gerador de função, uma fonte de alimentação, um gabinete no qual se encontra o conjunto bobina e capacitor que regula a frequência e a intensidade do campo magnético e um banho termostatizado para refrigeração da bobina. As amostras dispersas em solução foram colocadas no centro da bobina de 17 voltas, utilizando uma frequência de 112 KHz e campo de 25 mT (250 Oe). O tempo de medida para todas as amostras foi fixado em 10 min. A temperatura foi medida por meio de uma sonda de fibra óptica GaAs acoplada a um transdutor de sinal, ambos da OpSens Inc.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
O trabalho desenvolvido nesta tese envolve a obtenção de sistemas multifuncionais, com foco em propriedades magnéticas e luminescentes. A seção de resultados e discussão está dividida em três partes. Na primeira, serão abordados os resultados referentes à síntese das nanoestruturas de magnetita com controle de tamanho e o estudo do efeito do tamanho das partículas e do cristalito na atividade catalítica da magnetita frente à reação foto-Fenton de degradação do corante Rodamina B. A segunda parte aborda os resultados e discussão acerca da obtenção do sistema magnético e luminescente utilizando o caroço de magnetita e casca de sílica com complexo de Eu3+ e sua propriedade como sonda de temperatura. A terceira parte trata do estudo do potencial de aplicação dos materiais obtidos em sistemas biológicos, por meio de hipertermia magnética e ensaios da liberação controlada do fármaco 5-fluorouracila.