Optimización de la generación de calor en nanopartículas magnéticas cilíndricas de triple vórtice para hipertermia oncológica

Resumen

Un método bien establecido para tratar tumores cancerosos es la hipertermia magnética, que usa calor localizado generado por el mecanismo de relajación de nanopartículas magnéticas (MNP) en un campo magnético alterno de alta frecuencia. En este trabajo, investigamos la eficiencia de calentamiento de MNP cilíndricas de NiFe, fabricadas por electrodeposición pulsada asistida por plantilla combinada con grabado químico diferencial. La geometría cilíndrica de la MNP permite la formación del estado de triple vórtice, que aumenta la eficiencia de generación de calor cuatro veces. Usando mediciones calorimétricas dependientes del tiempo, se determinó la tasa de absorción específica (SAR) de las MNP y se comparó con cálculos numéricos de simulaciones micromagnéticas y mediciones de magnetómetro de muestra vibrante. La inversión de magnetización de MNP de altas relaciones de aspecto mostró mayor magnetización remanente y susceptibilidad a bajo campo, conduciendo a mayores pérdidas por histéresis, lo que se reflejó en mayores valores SAR experimentales y teóricos. La dependencia de SAR con la intensidad del campo magnético exhibió valores SAR pequeños a campos bajos y se satura a campos altos, lo que se correlaciona con el campo coercitivo de las MNP y es una característica de MNP ferromagnéticas. La optimización de MNP cilíndricas de NiFe jugará un papel fundamental en la producción de agentes de hipertermia magnética biocompatibles y de alto rendimiento de calentamiento.

Introducción

Las aplicaciones de nanopartículas magnéticas (MNP) se han investigado extensamente en campos biomédicos, como destrucción magneto-mecánica de células, imagen por resonancia magnética, administración de fármacos e hipertermia magnética, para compensar los inconvenientes de métodos actuales de diagnóstico y terapia. La mayor ventaja de las MNP es que pueden controlarse remotamente por un campo magnético externo. La respuesta magnética resultante puede ser en forma de disipación de calor o par magnético, lo que depende de la configuración del campo magnético aplicado y la dinámica de magnetización de las MNP.

Sin embargo, diferentes aplicaciones biomédicas requieren mecanismos de rotación específicos en diversas configuraciones de campo magnético. Los biosensores para biomarcadores de cáncer usan espectroscopía magnética del movimiento browniano de MNP para medir la fracción unida y tiempos de relajación de MNP en segundos. En imagen de partículas magnéticas para cuantificar concentraciones de MNP, se requiere relajación Néel de MNP, mientras que la relajación browniana, causada por distribuciones de tamaño de MNP, debe minimizarse. Los dos mecanismos que existen para los procesos de relajación de MNP son relajación Néel y browniana, que resultan en disipación de calor o rotación espacial de las MNP. La relajación Néel está correlacionada con la reorientación del momento magnético de la MNP al campo magnético, mientras que la relajación browniana está correlacionada con la rotación espacial de la MNP.

Los tiempos de relajación Néel (t_N) y browniana (t_B) se dan por: t_N = t₀e^KV/k_BT y t_B = 3ηV/k_BT, donde η es el coeficiente de viscosidad, t₀ la frecuencia de intento inversa, K la constante de anisotropía magnética, V el volumen de MNP, k_B la constante de Boltzmann y T la temperatura. En principio, el mecanismo más rápido domina, pero tanto Néel como browniano pueden ocurrir concurrentemente, acoplados a través de disipación de calor y par magnético. El tiempo de relajación efectivo (t_eff) se da por: 1/t_eff = 1/t_B + 1/t_N. En MNP más pequeñas, el mecanismo dominante es relajación Néel, mientras que para MNP más grandes es relajación browniana. En relajación Néel, la magnetización de la MNP cambia dirección debido a la reconfiguración de su momento magnético y depende del tamaño de MNP y temperatura. En relajación browniana, las MNP experimentan rotación espacial y dependen de condiciones externas, como viscosidad y enlace químico. Por tanto, es importante entender las contribuciones de estos mecanismos de relajación magnética para ajustar y adaptar el diseño de MNP y obtener generación de calor óptima para hipertermia magnética o par magnético para muerte celular magneto-actuada.

La hipertermia magnética es una técnica de tratamiento de cáncer bien establecida que emplea calentamiento localizado por MNP bajo campo magnético alterno de alta frecuencia, para inducir apoptosis de células cancerosas y regresión tumoral. En un campo magnético alterno, el calor disipado por MNP en un ciclo de campo magnético iguala el área del ciclo de histéresis A, dada por: A = ∫_-Hmax^+H_max μ₀M(H) dH, donde M es la magnetización de MNP bajo campo magnético alterno con frecuencia f y amplitud μ₀H_max. Para mantener baja dosis de MNP y corta duración de tratamiento en hipertermia magnética, la eficiencia de calentamiento de MNP debe maximizarse. La medición del rendimiento de calentamiento de MNP se refiere a tasa de absorción específica (SAR), dada por el calor disipado por unidad de masa de MNP (W g⁻¹): SAR = A f/ρ, donde ρ es la densidad de MNP.

La eficiencia de disipación de calor de MNP puede medirse experimentalmente en términos de SAR, que es la energía disipada por unidad de masa de MNP (W g⁻¹), y se da por: SAR = CΔT/Δt (1/m_MNP), donde C es el calor específico del medio (C_agua = 4.18 J g⁻¹ °C⁻¹), ΔT/Δt es la pendiente inicial del gráfico tiempo vs temperatura, y m_MNP es la masa de MNP. Sin embargo, los valores SAR no son totalmente representativos de la eficiencia de calentamiento de MNP ya que la disipación de calor también es influenciada por frecuencia f e intensidad de campo magnético H. Por tanto, la tasa de absorción específica efectiva o potencia de pérdida intrínseca (ILP) se usa para caracterizar la eficiencia de calentamiento de MNP, dada por: ILP = SAR/(H²f).

En MNP cilíndricas de NiFe, se forma un estado de triple vórtice, en el que vórtices en sentido horario y antihorario se conectan en el centro de la MNP a través de un tercer núcleo de vórtice, resultando en una configuración de magnetización tridimensional. La disipación de calor teórica de MNP para aplicaciones de hipertermia magnética se calculó a partir de bucles de histéresis simulados y mediciones de magnetómetro de muestra vibrante. Usando mediciones calorimétricas dependientes del tiempo, se determinaron la tasa de absorción específica y potencia de pérdida intrínseca de las MNP y se compararon con cálculos numéricos.

Métodos

Fabricación de nanopartículas magnéticas

La electrodeposición pulsada asistida por plantilla con grabado químico diferencial es un método de fabricación simple e económico para producir MNP de diversas composiciones: Ni, Fe o Co. Ni₈₀Fe₂₀, Permalloy, es un material ferromagnético que muestra propiedades magnéticas excepcionales como alta permeabilidad, baja coercividad y magnetostricción casi nula. La fabricación de MNP cilíndricas comienza cultivando nanohilos cilíndricos de NiFe con modulación composicional usando electrodeposición pulsada asistida por plantilla de óxido de aluminio anódico (AAO) en un baño electrolítico consistente en NiSO₄, FeSO₄ y H₃BO₃. Posteriormente, los nanohilos se liberaron disolviendo la plantilla AAO en NaOH. Finalmente, las regiones ricas en Fe en los nanohilos se grabaron químicamente diluyendo HNO₃ para formar las MNP. El diámetro de las MNP fue determinado por el tamaño de poro de la plantilla AAO, mientras que la longitud se controló por la duración del pulso de alto potencial V_H (Archivo adicional 1).

Viabilidad celular

Células HeLa se sembraron en placa de 12 pocillos a 8 × 10⁴ células/pocillo e incubaron en medio Dulbecco's Modified Eagle's suplementado con 4.5 g/L glucosa, 2 mM L-glutamina, 10% suero fetal bovino y 1% penicilina/estreptomicina en atmósfera humidificada a 37 °C y 5% CO₂. La viabilidad celular se determinó usando PrestoBlue, un reactivo de viabilidad celular permeable basado en resazurina, que usa el poder reductor de células viables para medir cuantitativamente proliferación celular. Células HeLa tratadas con 0.1 mg/mL de MNP se incubaron con reactivo PrestoBlue a 37 °C y 5% CO₂ durante 2 h. Los valores de absorbancia a 570 nm y 600 nm se midieron con lector de microplacas Tecan Infinite M200 PRO. La viabilidad celular se expresó como porcentaje relativo a células no expuestas a MNP. Cada experimento se realizó en cuadruplicado de ensayos experimentales y de control.

Análisis estadístico

Los resultados se representaron como media ± desviación estándar (DE). La significancia estadística se analizó usando ANOVA de un factor con OriginPro, OriginLab. Un valor p < 0.05 se consideró estadísticamente significativo.

Simulaciones micromagnéticas

Las configuraciones de magnetización de las MNP se investigaron usando un programa de simulación micromagnética acelerado por GPU, MuMax3, para resolver la ecuación de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) en tres dimensiones. Estas simulaciones micromagnéticas proporcionaron insights sobre configuraciones de magnetización de MNP a nivel microscópico, mostrando correlación entre modelos analíticos y observaciones de resultados experimentales. La energía total de un sistema se describe por: E_Total = E_Exchange + E_Anisotropy + E_Zeeman + E_Dipolar = -∫ μ₀H_eff(r)·M(r) d³r, donde H_eff = -(1/μ₀)∇_ME. La ecuación de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) describe la precesión de magnetización M en un campo magnético efectivo H_eff con amortiguamiento α: dM(r)/dt = -γM(r) × H_{eff(r) - (ᾱ/Ms)M(r) × (M(r) × Heff(r)), donde γM(r) × Heff(r) es la precesión de M(r) en campo local Heff(r) y (ᾱ/Ms)M(r) × (M(r) × Heff(r)) es el término de amortiguamiento empírico. Los parámetros de material para Permalloy Ni80Fe20 se usaron: magnetización de saturación Ms de 860 × 10³ A/m, constante de rigidez de intercambio Aex de 1.3 × 10⁻¹¹ J/m, anisotropía magneto-cristalina cero k = 0, y constante de amortiguamiento de Gilbert α de 0.01. Se usó tamaño de celda de 5 nm × 5 nm × 5 nm para todas las simulaciones, lo cual es lo suficientemente pequeño comparado con la longitud de intercambio.}

Configuración experimental para hipertermia magnética

SAR se obtuvo experimentalmente de mediciones calorimétricas dependientes del tiempo exponiendo MNP a campo magnético alterno generado por calentador de inducción de alta frecuencia. MNP en suspensión acuosa con concentraciones de 0.05-0.1 mg/mL se vertieron en tubo Falcon, aislado por espuma de poliestireno y rodeado por bobinas de inducción. La temperatura de las bobinas se mantuvo a 28.0 ± 0.5 °C por enfriador de recirculación de agua. La temperatura inicial de la suspensión se mantuvo a 28.0 ± 0.5 °C por 1 min para eliminar cualquier contribución de calor de las bobinas de inducción. Se aplicó un rango de campo magnético alterno de 15.9 a 47.8 kA m⁻¹ y frecuencia fija de 360 kHz, dentro del criterio para hipertermia magnética clínica.

Resultados y discusión

Caracterización de nanopartículas magnéticas

La composición de MNP cilíndricas de NiFe fabricadas se determina por V_H o la composición del electrolito. Para mostrar el gran grado de control en la composición de MNP, se fabricaron varias composiciones (Ni₈₈Fe₁₂, Ni₇₆Fe₂₄, Ni₅₂Fe₄₈ y Ni₃₆Fe₆₄) y verificaron por espectroscopía de rayos X dispersiva en energía (EDX). La Figura 1 muestra el ciclo de histéresis normalizado obtenido por mediciones de magnetómetro de muestra vibrante (VSM) para MNP de NiFe con varias composiciones. El campo magnético se aumenta a un valor suficiente para superar la anisotropía magnética efectiva de modo que la magnetización alcance saturación. La relación de cuadratura SQR es una medida básica de cuán cuadrado es el ciclo de histéresis, dada por: SQR = M_r/M_s.

Los valores de coercividad H_c y cuadratura SQR = M_r/M_s para campos magnéticos aplicados en-plano y fuera-de-plano se tabulan en Tabla 1. En general, la tendencia de H_c en-plano es mayor que H_c fuera-de-plano para MNP ricas en Ni (Ni₈₈Fe₁₂, Ni₇₆Fe₂₄ y Ni₅₂Fe₄₈), pero se invierte para MNP ricas en Fe (Ni₃₆Fe₆₄), lo cual concuerda con estudios previos sobre codeposición anómala de nanohilos NiFe.

Recubrimiento superficial biocompatible

Las MNP de NiFe tienden a agregarse debido a efectos de fuertes interacciones dipolares entre MNP vecinas. Por tanto, se ha propuesto la modificación superficial de MNP usando polímero biocompatible y biodegradable, como quitosano, alcohol polivinílico, ácido oleico, dextrano, y más comúnmente polietilenglicol (PEG). PEG es un polímero hidrofílico ampliamente usado para mejorar circulación sanguínea de liposomas y MNP. Para dispersar MNP cilíndricas de NiFe en agua, se usó PEG biocompatible de 5000 g mol⁻¹ como estabilizador. La imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) muestra formación de una capa de óxido alrededor de las MNP, mostrada en Fig. 2a. Esta capa de óxido previene oxidación de materiales magnéticos en las MNP. Trabajos previos en MNP de FeCo y Fe han mostrado oxidación severa por solo exposición a la atmósfera.

El patrón de difracción de rayos X (XRD) tuvo pico principal indexado en planos cristalinos (111) que corresponde a estructura cúbica centrada en caras (fcc) de NiFe en masa, como se muestra en Fig. 2b. Esto indica que las MNP se electrodepositaron con orientación preferida (111), también evidente en nanohilos NiFe fabricados por electrodeposición o sputtering. Además, hubo ausencia de picos de difracción correspondientes a óxido espinela ((NiFe)₃O₄), que resulta de formación de fases de óxido por alta concentración de Fe. La alta cristalinidad de MNP NiFe condujo a inclinación de espín superficial insignificante y por tanto retuvo alta magnetización de saturación y baja coercividad de las MNP. Caracterizaciones adicionales para MNP NiFe recubiertas con PEG se realizaron usando medición EDX. Como se muestra en Fig. 2c, principalmente elementos Ni y Fe fueron detectados, con presencia de pequeño porcentaje de elemento O, indicación de la capa de óxido formada alrededor de las MNP.

De Fig. 2d, la viabilidad de células HeLa expuestas a MNP NiFe sin recubrimiento y recubiertas con PEG tras 24 h es 82.2% y 82.6%, respectivamente. Tras 48 h, las viabilidades disminuyeron ligeramente a 79.9% y 82.1%, mostrando biocompatibilidad ligeramente mayor para MNP recubiertas con PEG. MNP NiFe sin capas son tóxicas para células mamíferas y afectarán viabilidad celular. El recubrimiento PEG fue altamente biocompatible y puede disminuir citotoxicidad e internalización de MNP en células debido a endocitosis. La citotoxicidad de MNP cilíndricas de NiFe a células HeLa es comparable con otras NPs ferromagnéticas comercialmente disponibles usadas en investigación de hipertermia magnética.

Dinámica de magnetización

La composición de MNP se mantuvo en Permalloy Ni₈₀Fe₂₀, mientras que la longitud (l) y diámetro (d) de las MNP variaron. Las contribuciones de energía de intercambio, desmagnetización (o energía dipolar) y energía de Zeeman a la energía total de la MNP se grafican como función del campo magnético aplicado H a lo largo del eje largo de la MNP en Fig. 3a-d, respectivamente. La MNP se saturó primero por un campo magnético fuerte paralelo a su eje largo. A campos magnéticos grandes, la contribución de energía de Zeeman predomina y los espines están mayormente alineados en dirección del campo. Este arreglo paralelo de espines al campo minimiza la contribución de energía de intercambio a la energía magnética total. A medida que el campo magnético aplicado se reduce, ocurre nucleación de vórtices en sentido horario y antihorario en los extremos de la MNP, que progresan hacia el centro, llevando a reducción gradual del componente de magnetización paralela que causa caída en contribución de Zeeman, mientras otras contribuciones se vuelven cada vez más significativas. La magnetización de la MNP intenta minimizar el campo parásito, reduciendo así su energía de desmagnetización. A campos magnéticos suficientemente bajos, se forma el estado de triple vórtice, que es una configuración de magnetización estable, con energía total mantenida en mínimo. Al invertirse el campo magnético, la caída aguda en energía de intercambio corresponde a la división abrupta de los dos vórtices.

MNP con diferentes longitudes (l) mostraron configuraciones de magnetización significativamente diferentes. A longitudes l por debajo de 100 nm, solo se nucleó un vórtice único, que es una estructura de dominio de flujo cerrado en-plano, debido a la interacción entre energía magnetostática y de intercambio. Para l por encima de 100 nm, se nucleó un par de núcleos de vórtice antihorario y horario en los extremos de la MNP — estado de doble vórtice. Cuando el campo magnético disminuye, uno de los vórtices se aniquila, colapsando en estado de vórtice único. Sin embargo, a l por encima de 300 nm, no hay aniquilación de vórtice a campos bajos; en su lugar, se nucleó un tercer núcleo de vórtice adicional en la superficie curva de la MNP — estado de triple vórtice.

Mediciones calorimétricas

MNP Ni₈₀Fe₂₀ con l = 500 nm y d = 350 nm fueron expuestas a campo magnético alterno de 15.9 a 47.8 kA m⁻¹ (200 a 600 Oe), y la curva temperatura-tiempo se muestra en Fig. 4a. Según la ecuación SAR, los valores SAR se calcularon en 427 W g⁻¹, 1054 W g⁻¹ y 1742 W g⁻¹ para 15.9, 31.9 y 47.8 kA m⁻¹ respectivamente. Como se predijo, mayor intensidad de campo magnético, mayor valor SAR, es decir, SAR fue proporcional a intensidad de campo magnético. Por tanto, se obtuvo ILP para mejor evaluación de eficiencia de calentamiento de MNP para hipertermia magnética. Según ecuación ILP, los valores ILP se calcularon en 4.69, 2.88 y 2.12 nH m² kg⁻¹ para 15.9, 31.9 y 47.8 kA m⁻¹ a 360 kHz respectivamente.

Luego, MNP NiFe con d = 350 nm y l = 100-500 nm fueron expuestas a campo magnético alterno de 47.8 kA m⁻¹ (600 Oe), y la curva temperatura-tiempo se muestra en Fig. 4b. Según ecuación SAR, los valores SAR se calcularon en 409 W g⁻¹, 618 W g⁻¹ y 1742 W g⁻¹ para l = 100 nm, 200 nm y 500 nm a 47.8 kA m⁻¹ y 360 kHz respectivamente. Según ecuación ILP, los valores ILP se calcularon en 0.50, 0.75 y 2.12 nH m² kg⁻¹ para l = 100 nm, 200 nm y 500 nm a 47.8 kA m⁻¹ y 360 kHz respectivamente.

MNP con l = 500 nm tuvieron eficiencia de calentamiento mucho mayor que MNP con l = 100 nm y 200 nm, llevando a aumento de temperatura más significativo. El valor SAR más alto de MNP con l = 500 nm fue 1742 W g⁻¹ a 47.8 kA m⁻¹ y 360 kHz. Para comparación, valores SAR para campo magnético de 15.9 a 31.9 kA m⁻¹ (200 a 400 Oe) y MNP con d = 350 nm y l = 100-500 nm se tabularon en Fig. 4c. Bajo mismas condiciones, valores SAR e ILP de MNP con l = 500 nm fueron cuatro veces mayores que los de MNP con l menor. De simulaciones micromagnéticas, se observó que a medida que l aumenta a > 300 nm, el proceso de inversión de magnetización de la MNP cambió de estado de doble vórtice a triple vórtice. A l < 300 nm, solo se observó estado de vórtice único o doble vórtice. La magnetización remanente M_r de la MNP fue significativamente mayor para el estado de triple vórtice comparado con estados de vórtice único o doble.

Para MNP de dominio único, el modelo teórico para calcular el ciclo de histéresis dinámico ha sido propuesto por Carrey et al. Para MNP multi-dominio, el uso de simulaciones micromagnéticas para obtener ciclo de histéresis estático para cálculo fue razonable para MNP con tamaños grandes, por encima del tamaño crítico para superparamagnetismo, ya que el tiempo de conmutación de magnetización está en orden de 10⁻⁹ s. Dado que el tiempo de conmutación de hipertermia magnética está en orden ~10⁻⁶ s, las MNP grandes pueden seguir el campo magnético alterno. El área de ciclos de histéresis obtenidos de simulaciones micromagnéticas de MNP cilíndricas de NiFe y mediciones VSM se usó para calcular teóricamente valores SAR y tabularse en Fig. 4d.

Los valores SAR de MNP con l = 100 nm y 200 nm mostraron valor SAR pequeño a campos magnéticos bajos por debajo de H_c y aumentaron bruscamente hasta alcanzar saturación a campos altos, lo cual es característico del régimen ferromagnético. En contraste, la dependencia del campo magnético del valor SAR de MNP l = 500 nm con estado de triple vórtice siguió relación no lineal con valores SAR ~6 veces mayores. La alta magnetización remanente M_r del estado de triple vórtice en MNP l = 500 nm fue evidente en valores SAR no nulos a campos magnéticos bajos. La comparación entre mediciones calorimétricas (Fig. 4c) y cálculos numéricos (Fig. 4d) indica acuerdo cualitativo y cuantitativo en características de MNP en régimen ferromagnético, mostrando valores SAR pequeños a campos bajos y saturación a campos altos correlacionada con H_c de las MNP.

La disipación de calor de MNP NiFe con estados de triple vórtice se comparó para d = 150-350 nm, bajo campo magnético alterno de 47.8 kA m⁻¹ (600 Oe), y la curva temperatura-tiempo se muestra en Fig. 5a. Los valores SAR e ILP se calcularon en 1785, 2073 y 2750 W g⁻¹ y 2.17, 2.52 y 3.34 nH m² kg⁻¹ para d = 350 nm, 250 nm y 150 nm respectivamente. MNP con d = 150 nm y 250 nm pudieron alcanzar temperatura terapéutica óptima de 43 °C en 4.92 min y 7.45 min a concentración de 0.1 mg/mL. Comparando MNP con diferentes relaciones de aspecto, se observó que la eficiencia de calentamiento de d = 150 nm MNP fue 1.54 veces mayor que d = 350 nm MNP. Esto fue porque MNP con d = 150 nm poseían la mayor susceptibilidad a bajo campo y M_r. Por tanto, el valor SAR estuvo estrechamente correlacionado con el proceso de inversión de magnetización de MNP con variaciones tanto en l como en d.

De simulaciones micromagnéticas, se observó que el área de histéresis A evoluciona significativamente con el diámetro (d) de la MNP. Por tanto, el valor SAR de MNP d = 150 nm aumenta tan rápidamente y satura en valor SAR máximo de 6263 W g⁻¹. Los cálculos numéricos mostraron que MNP con mayores relaciones de aspecto tienen mayores pérdidas por histéresis, resultando en mayores valores SAR teóricos, como se muestra en Fig. 5b. La comparación entre mediciones calorimétricas (Fig. 5a) y cálculos numéricos (Fig. 5b) mostró buen acuerdo cualitativo, pero desacuerdos cuantitativos en valores de pérdidas por histéresis. El desajuste entre valores experimentales y teóricos surgió de MNP NiFe siendo no superparamagnéticas y poseyendo magnetización remanente no insignificante, llevando a agregación no deseada debido a fuertes interacciones dipolares magnéticas entre MNP vecinas. Dado que el volumen hidrodinámico de MNP es componente que gobierna movimiento browniano, el grado de agregación de MNP determinará el mecanismo de relajación dominante, es decir, Néel o browniano. Por tanto, un grupo agregado de MNP versus una MNP libre individual diferirá grandemente en valores SAR. Además, un campo magnético alterno puede inducir formación de nanocolumnas o nanocadenas que exhiben mecanismo de relajación browniano disímil y por tanto explican la discrepancia entre valores experimentales y teóricos.

Conclusiones

Los altos valores SAR mostrados por MNP cilíndricas de NiFe, comparables con MNP de óxido de hierro (IOMNP) y nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro (SPION), demuestran la capacidad de estas MNP en disipación de calor bajo campo magnético alterno. MNP con estado de triple vórtice tuvieron eficiencia de calentamiento mucho mayor que MNP con estados de doble o vórtice único, con valor SAR cuatro veces mayor, atribuido a la alta M_r de MNP en estado de triple vórtice. Comparando MNP con diferentes relaciones de aspecto, se observó que la eficiencia de calentamiento de d = 150 nm MNP fue 1.54 veces mayor que d = 350 nm MNP debido a mayor M_r y susceptibilidad a bajo campo. Tanto mediciones calorimétricas como simulaciones micromagnéticas mostraron correlación entre proceso de inversión de magnetización y mayores pérdidas por histéresis de d = 150 nm MNP, resultando en mayores valores SAR experimentales y teóricos. El fácil control de tamaños de MNP y sus propiedades magnéticas indica gran potencial para ensayos de terapia de hipertermia magnética oncológica in vivo.

Disponibilidad de datos y materiales

Los conjuntos de datos generados durante y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente bajo solicitud razonable.

Abreviaturas

d:

Diámetro de nanopartículas magnéticas

EDX:

Espectroscopía de rayos X dispersiva en energía

H_c:

Coercividad

ILP:

Potencia de pérdida intrínseca

l:

Longitud de nanopartículas magnéticas

MNP:

Nanopartículas magnéticas

M_r:

Magnetización remanente

PEG:

Polietilenglicol

SAR:

Tasa de absorción específica

SEM:

Microscopía electrónica de barrido

SQR:

Relación de cuadratura

V_H:

Pulso de electrodeposición de alto potencial

VSM:

Magnetómetro de muestra vibrante

XRD:

Espectroscopía de difracción de rayos X