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Jul 27, 2023

Influence des modificateurs de la méthode polyol sur l'hyperthermie induite magnétiquement et la biocompatibilité des nanoparticules ultrafines de magnétite

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 7860 (2023) Citer cet article 733 Accès 1 Citations Détails des métriques Les nanoparticules de magnétite (NP Fe3O4) sont largement testées dans divers domaines biomédicaux.

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7860 (2023) Citer cet article

733 Accès

1 Citation

Détails des métriques

Les nanoparticules de magnétite (Fe3O4 NP) sont largement testées dans diverses applications biomédicales, notamment l'hyperthermie induite magnétiquement. Dans cette étude, l'influence des modificateurs, c'est-à-dire l'urotropine, le polyéthylène glycol et le NH4HCO3, sur la taille, la morphologie, l'effet d'hyperthermie induite magnétiquement et la biocompatibilité, a été testée pour les NP Fe3O4 synthétisés par la méthode au polyol. Les nanoparticules étaient caractérisées par une forme sphérique et une taille similaire d'environ 10 nm. Parallèlement, leur surface est fonctionnalisée par du triéthylène glycol ou du polyéthylène glycol, selon les modificateurs. Les NP Fe3O4 synthétisées en présence d'urotropine présentaient la stabilité colloïdale la plus élevée liée à la valeur positive élevée du potentiel zêta (26,03 ± 0,55 mV), mais étaient caractérisées par le taux d'absorption spécifique (DAS) et le pouvoir de perte intrinsèque (ILP) les plus faibles. Le potentiel le plus élevé dans les applications d'hyperthermie concerne les NP synthétisées à l'aide de NH4HCO3, pour lesquelles le SAR et l'ILP étaient respectivement égaux à 69,6 ± 5,2 W/g et 0,613 ± 0,051 nHm2/kg. Leur possibilité d'application a été confirmée pour une large gamme de champs magnétiques et par des tests de cytotoxicité. L'absence de différences de toxicité pour les fibroblastes dermiques entre toutes les NP étudiées a été confirmée. De plus, aucun changement significatif dans l’ultrastructure des cellules fibroblastiques n’a été observé en dehors de l’augmentation progressive du nombre de structures autophages.

Les nanoparticules de magnétite sont l'un des nanomatériaux les plus prometteurs dans les applications médicales en raison de leurs propriétés physicochimiques uniques et de leur biocompatibilité1,2. De plus, les NP Fe3O4 peuvent être synthétisées sous différentes tailles, formes et sous la forme de structures noyau-coquille, dans lesquelles les coquilles peuvent être inorganiques ou à base de polymères3,4,5. De nombreuses méthodes de synthèse et protocoles de modification ont été proposés dans la littérature pour synthétiser même des plateformes multifonctionnelles dédiées à la nanomédecine. De plus, divers facteurs, non seulement morphologiques, tels que le dopage et la fonctionnalisation de surface, modifient les propriétés et modifient le domaine d'applicabilité des nanoparticules de magnétite. Malgré leur utilisation possible en médecine comme produits de contraste pour IRM, systèmes d’administration de médicaments, agents anticancéreux et hyperthermie6,7, leur champ d’application est beaucoup plus large et comprend la catalyse8, l’adsorption de métaux lourds9, l’absorption des micro-ondes10 et les supercondensateurs11.

La modification de la morphologie des nanoparticules de magnétite et de la composition chimique de leur surface peut être effectuée pendant et après l'étape de synthèse. Roca et al.3 ont montré que la forme des nanoparticules peut être contrôlée de plusieurs manières, notamment en modifiant les précurseurs de la source de fer et en utilisant des modificateurs organiques sélectionnés. De plus, la taille et la fonctionnalisation spontanée de la surface des nanoparticules de magnétite peuvent être contrôlées dans la méthode de co-précipitation en utilisant divers modificateurs organiques tels que la dextrine et les acides organiques (tartriques et citriques)12. Alors que la forme et la taille des NP Fe3O4 influencent à la fois la biocompatibilité et l’effet d’hyperthermie induit magnétiquement, la fonctionnalisation de leur surface permet la synthèse de nanoparticules hydrophobes ou hydrophiles13,14,15,16. Généralement, les nanoparticules de magnétite doivent être hydrophiles dans les applications biomédicales pour former une dispersion stable à base d'eau. Pour y parvenir, la surface de la magnétite peut être refonctionnalisée, ou des méthodes de co-précipitation et de polyol doivent être choisies pour synthétiser des nanoparticules présentant une stabilité colloïdale élevée17,18,19. Bien que la méthode de co-précipitation soit l’une des méthodes les plus étudiées avec un rendement de synthèse élevé, les nanoparticules préparées sont agglomérées et leur distribution de taille est large. En conséquence, la méthode au polyol est la plus prometteuse dans les applications biomédicales. Dans ce cas, la surface des nanoparticules peut être fonctionnalisée par le solvant réducteur19 ou en introduisant dans la solution réactionnelle des modificateurs organiques tels que l'éthylènediamine, le (3-aminopropyl) triéthoxysilane et l'acide citrique20,21,22. Les nanoparticules de magnétite fonctionnalisées peuvent alors être utilisées comme contraste IRM ou comme agent dans l'hyperthermie induite magnétiquement.