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Publicação
Evaluation of Fe3O4@Zno core-shell nano particles for bone cancer theranostics and regeneration
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Orientador(es)
Resumo(s)
This master's dissertation explores the synthesis, characterization, and biocompatibility assess-ment of magnetite-zinc oxide (Fe3O4-ZnO) nanoparticles for potential medical applications and their influence on bone regeneration. The nanoparticles were synthesized via hydrothermal methods and characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectros-copy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM).
The primary objectives comprised the evaluation of Fe3O4-ZnO nanoparticles biocompatibility through cytotoxicity assays and alkaline phosphatase (ALP) activity tests, investigating their magnetic properties via magnetic hyperthermia. The existence of piezoelectric phenomena was also tested.
Cytotoxicity assays demonstrated the nanoparticles' non-toxic nature at concentrations below 1,25 mg/ml, suggesting their safety for biomedical applications. Moreover, ALP activity assays revealed an encouraging increase in ALP activity, indicating a positive impact on osteoblast differentiation and bone mineralization—a promising development for bone regeneration therapies.
The nanoparticles exhibited responsiveness to external magnetic fields during magnetic hy-perthermia tests (ΔT= ± 12 ºC), implying their potential for targeted drug delivery and hyper-thermia-based treatments. However, piezoelectric effects, which could have added versatility to their applications, remained inconclusive and require further investigation.
In summary, hydrothermally synthesised Fe3O4-ZnO nanoparticles exhibit biocompatibility at low concentrations and hold promise for enhancing bone regeneration through increased ALP activity. Their magnetic responsiveness also opens doors to targeted therapeutic approaches. Nonetheless, the unresolved status of piezoelectric activity necessitates further research. These findings establish a foundation for future exploration of Fe3O4-ZnO nanoparticles in the med-ical field as a multifunctional material.
Esta dissertação de mestrado explora a síntese, caraterização e avaliação da biocompatibili-dade de nanopartículas de magnetite-óxido de zinco (Fe3O4-ZnO) para potenciais aplicações médicas e a sua influência na regeneração óssea. As nanopartículas foram sintetizadas por método hidrotermal e caracterizadas por difração de raios X (XRD), espetroscopia de infraver-melhos (FTIR) e microscopia eletrónica de varrimento (SEM). Os objectivos principais incluíam a avaliação da biocompatibilidade das nanopartículas de Fe3O4-ZnO através de ensaios de citotoxicidade e testes de atividade da fosfatase alcalina (ALP), bem como a investigação das suas propriedades magnéticas através de experiências de hipertermia magnética. A existência de fenómenos piezoelétricos também foi testada. Os ensaios de citotoxicidade demonstraram a natureza não tóxica das nanopartículas em con-centrações inferiores a 1,25mg/ml, sugerindo a sua segurança para aplicações biomédicas. Além disso, os ensaios de atividade de fosfatasse alcalina revelaram um aumento encorajador da atividade ALP, indicando um impacto positivo na diferenciação dos osteoblastos e na mi-neralização óssea - um desenvolvimento promissor para terapias de regeneração óssea. As nanopartículas mostraram capacidade de resposta a campos magnéticos externos durante os testes de hipertermia magnética (ΔT±12ºC), o que implica o seu potencial para a adminis-tração de fármacos específicos e tratamentos baseados em hipertermia. No entanto, os efeitos piezoelétricos, que poderiam ter acrescentado versatilidade às suas aplicações, permaneceram inconclusivos e exigem uma investigação mais aprofundada. Em resumo, as nanopartículas de Fe3O4-ZnO sintetizadas hidrotermicamente apresentam biocom-patibilidade a baixas concentrações e são promissoras para melhorar a regeneração óssea através do aumento da atividade da ALP. A sua reatividade magnética também abre portas a abordagens terapêuticas específicas. No entanto, o estado não resolvido da piezoeletricidade necessita de mais investigação. Estas descobertas estabelecem uma base para a exploração futura das nanopartículas de Fe3O4-ZnO no domínio da medicina.
Esta dissertação de mestrado explora a síntese, caraterização e avaliação da biocompatibili-dade de nanopartículas de magnetite-óxido de zinco (Fe3O4-ZnO) para potenciais aplicações médicas e a sua influência na regeneração óssea. As nanopartículas foram sintetizadas por método hidrotermal e caracterizadas por difração de raios X (XRD), espetroscopia de infraver-melhos (FTIR) e microscopia eletrónica de varrimento (SEM). Os objectivos principais incluíam a avaliação da biocompatibilidade das nanopartículas de Fe3O4-ZnO através de ensaios de citotoxicidade e testes de atividade da fosfatase alcalina (ALP), bem como a investigação das suas propriedades magnéticas através de experiências de hipertermia magnética. A existência de fenómenos piezoelétricos também foi testada. Os ensaios de citotoxicidade demonstraram a natureza não tóxica das nanopartículas em con-centrações inferiores a 1,25mg/ml, sugerindo a sua segurança para aplicações biomédicas. Além disso, os ensaios de atividade de fosfatasse alcalina revelaram um aumento encorajador da atividade ALP, indicando um impacto positivo na diferenciação dos osteoblastos e na mi-neralização óssea - um desenvolvimento promissor para terapias de regeneração óssea. As nanopartículas mostraram capacidade de resposta a campos magnéticos externos durante os testes de hipertermia magnética (ΔT±12ºC), o que implica o seu potencial para a adminis-tração de fármacos específicos e tratamentos baseados em hipertermia. No entanto, os efeitos piezoelétricos, que poderiam ter acrescentado versatilidade às suas aplicações, permaneceram inconclusivos e exigem uma investigação mais aprofundada. Em resumo, as nanopartículas de Fe3O4-ZnO sintetizadas hidrotermicamente apresentam biocom-patibilidade a baixas concentrações e são promissoras para melhorar a regeneração óssea através do aumento da atividade da ALP. A sua reatividade magnética também abre portas a abordagens terapêuticas específicas. No entanto, o estado não resolvido da piezoeletricidade necessita de mais investigação. Estas descobertas estabelecem uma base para a exploração futura das nanopartículas de Fe3O4-ZnO no domínio da medicina.