UNIVERSIDAD MICHOACANA DE INSTITUTO DE INVESTIGACION …

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE

SAN NICOLAacuteS DE HIDALDO

INSTITUTO DE INVESTIGACION EN METALURGIA Y MATERIALES

DISENtildeO Y SIacuteNTESIS DE SISTEMAS NANOPARTICULADOS DE BaFe12O19 COMO

PORTADORES DE MOLEacuteCULAS CON ACTIVIDAD BIOLOacuteGICA

Que para obtener el grado de

DOCTOR EN CIENCIAS EN METALURGIA Y CIENCIAS DE LOS MATERIALES

Morelia Michoacaacuten Febrero 2017

Presenta

MC SAMUEL TORRES CADENAS

Asesor

Dra MARIacuteA EUGENIA CONTRERAS GARCIacuteA

Co-asesor

Dr ALEJANDRO BRAVO PATINtildeO

AGRADECIMIENTOS

He tenido la dicha de contar con personas que me han apoyado de manera incondicional a lo

largo de mi vida contribuyendo de una u otra manera en mi formacioacuten personal y acadeacutemica

Personas que han confiado en miacute tanto o maacutes de lo que yo puedo confiar Podriacutea comenzar a citar

nombres sin embargo es posible que olvide algunos o bien la lista se haga larga Lo que siacute puedo

hacer es expresar mi maacutes profunda gratitud en forma maacutes general a mi familia amigos

compantildeeros profesores y teacutecnicos ya sea dentro de la UMSNH o fuera de ella o bien en alguna

otra Institucioacuten tal como la UNAM Meacutexico De esta manera espero evitar agradecer a quien

deberiacutea

Finalmente agradecer al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT) y al PIFI-

PROFOCIE por el apoyo al proyecto de investigacioacuten

CONTENIDO

RESUMENhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

ABSTRACThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

Capiacutetulo 1 INTRODUCCIOacuteN 13

11 OBJETIVOS 15

111 Objetivo General 15

112 Objetivos Especiacuteficos 15

12 HIPOacuteTESIS 17

13 JUSTIFICACIOacuteN 18

Capiacutetulo 2 REVISIOacuteN DEL ESTADO DEL ARTE 22

21 BIOMATERIALES 22

211 Aplicaciones 23

22 SISTEMAS DE LIBERACIOacuteN DE FAacuteRMACO 26

221 Liposomas 26

222 Nanopartiacuteculas polimeacutericas 27

223 Micelas 27

224 Dendriacutemeros 28

225 Nanopartiacuteculas Magneacuteticas 28

23 CLASIFICACIOacuteN DE LOS MATERIALES MAGNEacuteTICOS 29

231 Diamagnetismo 29

232 Paramagnetismo 29

233 Ferromagnetismo 30

234 Antiferromagnetismo 30

235 Ferrimagnetismo 31

236 Superparamagnetismo 31

24 FERRITAS HEXAGONALES 32

25 METODOS DE SIacuteNTESIS 33

251 Siacutentesis sol-gel 33

252 Secado por aspersioacuten 36

26 ESTUDIOS REALIZADOS SOBRE LA SIacuteNTESIS Y APLICACIOacuteN DE

MATERIALES NANOESTRUCTURADOS A BASE DE OXIDO DE HIERRO COMO

SISTEMAS DDS 39

Capiacutetulo 3 DESARROLLO EXPERIMENTAL 44

31 MATERIALES INICIALES 44

32 DISENtildeO EXPERIMENTAL FRACCIONARIO 2f 49

33 SIacuteNTESIS DE AGREGADOS DE BaFe12O19 49

34 CARACTERIZACIOacuteN 50

341 Difraccioacuten de rayos X 50

342 Microscopiacutea electroacutenica de barrido 50

343 Microscopiacutea electroacutenica de transmisioacuten 51

344 Isotermas de adsorcioacutendesorcioacuten de nitroacutegeno 51

345 Espectroscopiacutea infrarroja 52

346 Propiedades magneacuteticas 52

347 Potencial zeta ζ 52

35 PRUEBAS BIOLOacuteGICAS 52

351 Extraccioacuten de ADN plasmiacutedico 52

352 Siacutentesis del peacuteptido DS 53

353 Cargaliberacioacuten del peacuteptido 56

354 Liberacioacuten del peacuteptido DS de los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 57

Capiacutetulo 4 RESULTADOS Y DISCUSION 59

41 DISENtildeO FACTORIAL 2f 59

43 PROPIEDADES BIOLOacuteGICAS 79

432 Siacutentesis induccioacuten y expresioacuten del peacuteptido DS 80

433 Caracterizacioacuten del peacuteptido DS 82

44 PRUEBAS DE CARGALIBERACIOacuteN 84

Capiacutetulo 5 CONCLUSIONES 92

TRABAJO A FUTURO Y RECOMENDACIONEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip93

REFERENCIAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip94

ANEXOS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip101

IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 11 Nuacutemero de artiacuteculos publicados anualmente en la revista Journal of Controlled

Released desde 1984 18

Figura 12 Meacutetodos de siacutentesis de los sistemas nanoestructurados dirigidos a aplicaciones

biomeacutedicas Las tres rutas principales incluyen meacutetodos quiacutemicos fiacutesicos y bioloacutegicos Fuente

Instituto de Informacioacuten Cientiacutefica Modificado de M Mahmoudi [16] 20

Figura 21 Categoriacuteas esenciales de los materiales usados como DDS i) Materiales orgaacutenicos

dendriacutemeros micelas liposomas i) Materiales inorgaacutenicos nanopartiacuteculas de oro sistemas

nanoestructurados a base de oacutexido de hierro quantum dots (Modificado de Grumezescu [40] y

Riggio [45]) 26

Figura 22 (a) Clasificacioacuten de los materiales seguacuten su comportamiento magneacutetico

paramagneacuteticos ferromagneacuteticos antiferromagneacuteticos y ferrimagneacuteticos (b) Los materiales

superparamagneacuteticos son observados en los nanomateriales ferro- y ferrimagneacuteticos que se

componen de un soacutelo dominio magneacutetico 29

Figura 23 (a) seccioacuten transversal de la estructura de la ferrita tipo M (BaFe12O19) Tomado de

Robert C Pullar [60] 33

Figura 24 Rutas de siacutentesis derivadas del meacutetodo sol-gel Tomado de

httpsstrllnlgovstrMay05Satcherhtml 35

Figura 25 Configuracioacuten del equipo de secado por aspersioacuten (a) secador por aspersioacuten

concurrente misma direccioacuten de flujo y (b) secador por aspersioacuten a contracorriente (c)

Evolucioacuten de la temperatura en el proceso de secado en una gotita liacutequida [Handscomb y cols]

En la separacioacuten y recoleccioacuten del polvo se pueden emplear (d) separadores tipo cicloacuten yo (e)

filtros de bolsa 36

Figura 31 Disentildeo experimental fraccionario 2f Las variables de entrada son la presioacuten (P)

Temperatura (T) y porcentaje de agente poroacutegeno (PS) Las variables de respuesta son la

morfologiacutea y tamantildeo de agregado aacuterea superficial BET volumen de mesoporo y tamantildeo de

macroporo 46

Figura 32 Diagrama de flujo que muestra las etapas principales en el desarrollo experimental en

la siacutentesis de agregados nanoestructurados de BaFe12O19 i) Disentildeo y Siacutentesis ii) Caracterizacioacuten

y iii) pruebas bioloacutegicas 48

Figura 33 Extraccioacuten de ADN plasmiacutedico (a) Pasos generales en la extraccioacuten de ADNp y (b)

procedimiento del Kit Pure YieldTM Plasmid Miniprep System 53

Figura 34 Diagrama de siacutentesis del peacuteptido DS a partir del plaacutesmido pFN21K El Diagrama

incluye los pasos desde la expresioacuten del peacuteptido hasta su deteccioacuten y revelado con luminol en un

anaacutelisis tipo Western 54

Figura 41 Espectro DRX del polvo de las esferas de BaFe12O19 obtenidas despueacutes del proceso

de secado por aspersioacuten y calcinado a diferentes temperaturas Este presenta las fases H =

BaFe12O19 (tarjeta Crystallography Open Database COD 1008841) F = Fe2O3 (tarjeta COD

9015964) 63

Figura 42 Imaacutegen SEM de (a) agregados esfeacutericos de BaFe12O19 antes de ser tratados

teacutermicamente y (b) una amplificacioacuten a 20000 X que muestra un agregado de BaFe12O19 en el

cual pueden ser observadas las esferas de poliestireno (PS) antes de ser eliminadas 64

Figura 43 Imaacutegenes de SEM de los agregados de BaFe12O19 y sus correspondientes histogramas

de distribucioacuten de tamantildeo (a) Muestra con 50 de PS bajo condiciones de secado por aspersioacuten

de 200 degC y 20 Kgcm2 y su correspondiente distribucioacuten de tamantildeo de partiacutecula (b) (c) Muestra

con 30 de PS bajo condiciones de secado por aspersioacuten de 180 degC y 15 Kgcm2 y su

correspondiente distribucioacuten de tamantildeo de partiacutecula (d) Las muestras fueron calcinadas a 700

degC 66

Figura 44 (a) Espectro EDS de los agregados de BaFe12O19 el cual indica la presencia de los

elementos Ba Fe y O El C es producido por la cinta doble cara de carbono usada como adhesivo

en soporte (b) Mapeos quiacutemicos de EDS de los agregados de BaFe12O19 Imagen SEM en el

modo de electrones secundarios Las imaacutegenes de Ba (verde) Fe (rojo) y O (azul) indican su

distribucioacuten homogeacutenea y que estos elementos son los uacutenicos presentes en las muestras 67

Figura 45 Imaacutegenes de STEM-ADF de los agregados de BaFe12O19 Las esferas estaacuten

conformadas principalmente por cristales alargados 68

Figura 46 Imaacutegenes de una misma esfera de BaFe12O19 en el modo (a) STEM-ADF y (b) TEM

las cuales permiten comparar el contraste de los cristales que la conforman 68

Figura 47 Imaacutegenes de TEM en campo claro (a y c) y en campo oscuro (b y d) del material que

conforman las esferas despueacutes de haber sido desbaratadas por el tratamiento ultrasoacutenico El

inserto en (b) presenta el patroacuten SAEDP proveniente del material presentado en (a) El inserto en

(d) presenta el patroacuten SAEDP del cristal alargado presentado en (c) 69

Figura 48 Imaacutegenes HRTEM de los cristales que conforman los agregados porosos de

BaFe12O19 (a) y (b) corresponden a cristales individuales de la fase BaFe12O19 (c) Coexistencia

entre las fases BaFe12O19 y BaFe2O4 (d) Coexistencia entre las fases BaFe12O19 y Fe2O3 70

Figura 49 (a) Imagen de HRTEM de uno de los cristales alargados que conforman las esferas de

BaFe12O19 El inserto presenta la correspondiente FFT la cual indica que el eje de zona

corresponde al eje en la direccioacuten [2-110] (b) Imagen digitalmente procesada correspondiente al

aacuterea del recuadro indicado en (a) El filtro usado para el procesamiento es indicado en el inserto

(c) Imagen de HRTEM de otro de los cristales alargados con defectos (d) Imagen digitalmente

procesada del aacuterea indicada en el recuadro en (c) 71

Figura 410 Celda unitaria de BaFe12O19 obtenidas usando los valores indicados en [27] y

observada en la direccioacuten [10-10] (a) y en la direccioacuten [21-10] (b) Tambieacuten se presentan las

unidades S y R El plano que contiene a Ba es un plano espejo Ba en verde Fe en amarillo y O

en rojo 72

Figura 411 Simulacioacuten computacional de imaacutegenes de HRTEM en las direcciones [0001] (a)

[10-10] (b) y [2-1-10] (c) Se presenta la proyeccioacuten de la celda BaFe12O19 en las direcciones

indicadas la simulacioacuten de su imagen en el desenfoque de Scherzer y su correspondiente patroacuten

de difraccioacuten del aacuterea selecta simulado Las condiciones de simulacioacuten fueron V = 200 KV

desenfoque de Scherzer en -5485 nm y 4x4x4 celdas Ba en verde Fe en amarillo y O en rojo73

Figura 412 Imagen de HRTEM en la direccioacuten [1-100] de uno de los cristales alargados que

conforman los agregados de BaFe12O19 y la imagen computacionalmente simulada en la misma

direccioacuten En este caso la imagen de HRTEM no presenta defectos Tambieacuten se incluyen las

posiciones de los aacutetomos en la celda unitaria Ba en verde Fe en amarillo y O en rojo 74

Figura 413 Isotermas de adsorcioacutendesorcioacuten BET para (a) muestra con 50 de esferas de PS

bajo condiciones de secado por aspersioacuten de 200 degC y 20 Kgcm2 y (b) muestra con 30 de

esferas de PS bajo condiciones de secado por aspersioacuten de 180 degC y 15 Kgcm2 Las muestras

fueron calcinas a 700 degC 75

Figura 414 Espectro Infrarrojo (IR) que muestra los enlacesgrupos funcionales a nuacutemeros de

onda (cm-1

) especiacuteficos correspondientes al peacuteptido DS-HaloTag libre y los sistemas

nanoestructurados de BaFe12O19 libres y cargados con el peacuteptido 76

Figura 415 Curvas de histeacuteresis de los agregados de BaFe12O19 calcinados a diferentes

temperaturas Los valores de las muestras fueron tomadas a temperatura ambiente y 5000 Oe 77

Figura 416 Extraccioacuten de ADN plasmiacutedico La columna 1 es referida al marcador Kb Plus

DNA Ladder de peso molecular conocido (pares de bases pb) El marcador se compone de 20

bandas de ADN de alta pureza de doble cadena que abarca 100 pb hasta 12000 pb La columna 2

representa el ADNp de la cepa NEB (New England Biolab) T7 DS Ademaacutes puede ser observado

en la columna 2 la presencia de tres bandas a) es referida al ADNp relajado b) describe el ADNp

enrollado y c) explica el ADNp suacuteper-enrrollado 79

Figura 417 Separacioacuten de proteiacutenas por electroforesis en gel SDS-PAGE 80

Figura 418 Imaacutegenes del microscopio oacuteptico en las cuales se puede observar la expresioacuten de un

gen reportero indicando las ceacutelulas CHO han sido transfectadas 81

Figura 419 Anaacutelisis tipo Western blot La proteiacutena de intereacutes DS-HaloTag aparece a una altura

de 61 ~KDa 82

Figura 420 Histograma de distribucioacuten de aminoaacutecidos 83

Figura 421 Interaccioacuten BaFe12O19-DS-HaloTag La disminucioacuten en los valores de DO a medida

que el tiempo transcurre indica la absorcioacuten del peacuteptido por los agregados de BaFe12O19 85

Figura 422 Anaacutelisis visual SDS-PAGE de la interaccioacuten BaFe12O19-DS-HaloTag que muestra

coacutemo disminuye la cantidad de proteiacutena libre en el medio 86

Figura 423 Carga superficial (mV) en funcioacuten del pH para el peacuteptido DS-HaloTag y los

sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 87

Figura 424 Modelo propuesto para las posibles interacciones BaFe12O19-DS-HaloTag 88

Figura 425 Perfiles de liberacioacuten del peacuteptido DS 89

IacuteNDICE DE TABLAS

Tabla 3I Factores a evaluar en el disentildeo experimental A) Presioacuten (P) B) Temperatura (T) y C)

Concentracioacuten de poliestireno usado como agente poroacutegeno (PS) Cada uno de los paraacutemetros

presenta un nivel bajo (-) y un nivel alto (+) 46

Tabla 3II Matriz del disentildeo experimental 47

Tabla 4I Variables de respuesta (oslashagregado SBET Vmesoporo oslashmacroporo) del disentildeo experimental

fraccionario 2f como resultado del efecto de los factores P T y PS 61

Tabla 4II Anaacutelisis de variancia ANOVA 62

Tabla 4III Propiedades magneacuteticas de los agregados porosos de hexaferrita de bario 78

Tabla 4IV Informacioacuten de secuencia 82

Tabla 4V Tabla de distribucioacuten de aminoaacutecidos 83

RESUMEN

Hoy en diacutea existe una gran variedad de formulaciones para la siacutentesis de materiales

nanoestructurados a base de oacutexido de hierro para aplicaciones biomeacutedicas El objetivo del

presente trabajo fue disentildear y sintetizar agregados nanoestructurados de hexaferrita de bario

(BaFe12O19) de tamantildeo micromeacutetrico con jerarquiacutea meso-macroporosa usando el meacutetodo sol-gel

y secado por aspersioacuten Usando un disentildeo experimental factorial 2f se evaluaron la concentracioacuten

( peso) de agente poroacutegeno y los paraacutemetros de temperatura (T) y presioacuten (P) en el proceso de

secado por aspersioacuten para determinar el efecto de estas variables sobre el tamantildeo de agregado de

BaFe12O19 y el tamantildeo de macroporo A parir de teacutecnicas de caracterizacioacuten tales como XRD

SEM y TEM se determinoacute la estructura morfologiacutea y composicioacuten de los polvos de BaFe12O19

Se obtuvieron agregados esfeacutericos de 17 μm de diaacutemetro con una estructura meso-macroporosa

determinada a partir de SEM y BET El tamantildeo de macroporo fue de aproximadamente 223 nm y

el tamantildeo de mesoporo varioacute entre 34 nm y 12 nm Asiacute mismo mediante VSM se obtuvieron

curvas de histeacuteresis a partir de las cuales se determinoacute las propiedades magneacuteticas de los

agregados de BaFe12O19 A una temperatura de calcinacioacuten de 700 degC se obtuvo un material con

comportamiento semiduro cuyos valores de magnetizacioacuten de saturacioacuten y campo coercitivo

fueron Ms = 1424 emug y Hc = 19465 Oe respectivamente Finalmente los agregados de

BaFe12O19 fueron probados como portadores de moleacuteculas con actividad bioloacutegica para ello se

usoacute el peacuteptido DS como faacutermaco modelo sintetizado a partir de los plaacutesmidos pF1A T7 Flexireg y

pFN21K a partir de la cepa T7 de Escherichia coli Se determinoacute la capacidad de carga y perfil de

liberacioacuten del peacuteptido DS mediante las teacutecnicas de SDS-PAGE FTIR anaacutelisis tipo Wester blot y

UV-vis El porcentaje de absorcioacuten del peacuteptido DS por los agregados nanoestructurados de

BaFe12O19 fue de 875 Por lo tanto los agregados esfeacutericos nanoestructurados con jerarquiacutea

meso-macroporosa obtenidos en el presente trabajo de investigacioacuten pueden ser considerados

como candidatos para ser aplicados en el aacuterea biomeacutedica como sistemas de liberacioacuten de faacutermaco

Palabras clave BaFe12O19 sistemas nanoestructurados macro-mesoporosidad meacutetodo sol-gel

secado por aspersioacuten disentildeo experimental

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 spray-

drying 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 17 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 34 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 deg C a material with semi-hard behavior was obtained whose saturation magnetization and

coercive field values were Ms = 1424 emug and Hc = 19465 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 Flexireg and pFN21K from the T7 strain of Escherichia

coli The loading capacity and release profile of the DS peptide was determined by the SDS-

PAGE FTIR Wester blot and UV-vis techniques Absorption performance of DS peptide by the

nanostructured aggregates of BaFe12O19 was 875Therefore the nanostructured macro-

mesoporous hierarchical spherical aggregates of barium hexagonal ferrite BaFe12O19 obtained in

the present research can be considered as candidates to be applied in the biomedical area as drug

delivery systems

CAPIacuteTULO 1

INTRODUCCIOacuteN

CAPIacuteTULO 1 INTRODUCCIOacuteN

La nanotecnologiacutea es un campo cientiacutefico multidisciplinario que aplica los principios de

ingenieriacutea y fabricacioacuten para el disentildeo siacutentesis caracterizacioacuten y aplicacioacuten de materiales a

escala nanomeacutetrica En las uacuteltimas deacutecadas la nanotecnologiacutea se ha desarrollado en diversas

aacutereas de investigacioacuten abarcando las matemaacuteticas quiacutemica fiacutesica biologiacutea electroacutenica

ingenieriacutea biomeacutedica y ciencia de materiales entre otras

Dentro del sector biomeacutedico una gran variedad de materiales orgaacutenicos e inorgaacutenicos tales como

micelas poliacutemeros liposomas lipoproteiacutenas dendriacutemeros y nanopartiacuteculas magneacuteticas han sido

investigados ampliamente para diferentes aplicaciones incluyendo terapia celular reparacioacuten de

tejidos imagen de resonancia magneacutetica hipertermia marcadores bioloacutegicos y como sistemas de

liberacioacuten de faacutermacos (DDS) Sin duda las partiacuteculas magneacuteticas son los materiales maacutes

prominentes usados como DDS debido a sus propiedades fiacutesicas quiacutemicas teacutermicas mecaacutenicas y

magneacuteticas que las hacen herramientas ideales para ser usadas en las aplicaciones antes

mencionadas Como plataformas para la liberacioacuten de faacutermacos estos sistemas pueden ofrecer

muchas ventajas por ejemplo (i) se estabilizan sin alterar la actividad farmacoloacutegica del

medicamento (ii) previenen la degradacioacuten metaboacutelica prematura en la circulacioacuten sisteacutemica o

interaccioacuten con el ambiente bioloacutegico de manera que alcance el objetivo pretendido en su estado

priacutestino (iii) liberan el medicamento en el sitio o tumor deseado y (iv) presentan una toxicidad

menor o similar que la del faacutermaco libre

Recientemente un gran nuacutemero de faacutermacos macromoleculares tales como peacuteptidos proteiacutenas y

aacutecidos nucleicos han sido descubiertos Sin embargo estos faacutermacos muestran pobre estabilidad

en la mayoriacutea de los ambientes bioloacutegicos y pobre penetracioacuten a traveacutes de la barrera

hematoencefaacutelica lo cual limita su administracioacuten a traveacutes de rutas parentales Ademaacutes cuando

estos faacutermacos son administrados parentalmente estaacuten expuestos a la degradacioacuten quiacutemico-

enzimaacutetica antes de alcanzar su sitio de destino debido a su estabilidad limitada y corta vida

media Por lo tanto una gran cantidad de trabajos se ha enfocado al desarrollo de sistemas DDS

para proporcionan una manera maacutes efectiva de liberar y proteger los peacuteptidos y proteiacutenas

Existen numerosos meacutetodos (i) fiacutesicos (ii) quiacutemicos (iii) bioloacutegicos e (hiacutebridos) para la siacutentesis

de nanopartiacuteculas El meacutetodo de preparacioacuten de los nanomateriales determinaraacute el tamantildeo y

distribucioacuten de las partiacuteculas su morfologiacutea quiacutemica superficial y consecuentemente sus

propiedades magneacuteticas

En esta investigacioacuten agregados esfeacutericos nanoestructurados de hexaferrita de bario (BaFe12O19)

de tamantildeo micromeacutetrico con jerarquiacutea macro-mesoporosa fueron sintetizados usando el meacutetodo

quiacutemico huacutemedo sol-gel mediante autoensamble molecular y secado por aspersioacuten aplicando un

disentildeo experimental factorial 2f En el procesamiento de los materiales dirigidos a una aplicacioacuten

especiacutefica una informacioacuten detallada sobre las caracteriacutesticas del material es requerida para

alcanzar el objetivo deseado Asiacute los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 se caracterizaron

mediante difraccioacuten de rayos x (XRD por sus siglas en ingleacutes) microscopiacutea electroacutenica de

barrido (SEM por sus siglas en ingleacutes) microscopiacutea electroacutenica de transmisioacuten (TEM por sus

siglas en ingleacutes) aacuterea superficial especiacutefica BET espectroscopiacutea infrarroja por transformada de

Fourier (FTIR por sus siglas en ingleacutes) y por magnetoacutemetro de muestra vibrante (VSM por sus

siglas en ingleacutes) para la determinacioacuten de las propiedades magneacuteticas

Finalmente los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 se evaluaron como portadores de

moleacuteculas bioloacutegicas El peacuteptido DS (Dominio de unioacuten a supresor de Hairless [Su(H)] se usoacute

como faacutermaco modelo para evaluar la capacidad de carga de los sistemas nanoestructurados de

BaFe12O19 como DDS Despueacutes de ser cargados los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 con

el peacuteptido se llevaron a cabo los estudios de liberacioacuten El peacuteptido DS se sintetizoacute a partir de los

plaacutesmidos pF1A T7 Flexireg pFN21K y pFN18K empleando la cepa T7 Express Iq Competent

XL-1 blue (T7) de Escherichia coli A su vez isopropil-β-D-1-tiogalactopiranoacutediso (IPTG) se

usoacute para inducir la produccioacuten del peacuteptido El IPTG es una moleacutecula de uso comuacuten en biologiacutea

molecular Se usa como un anaacutelogo no hidrolizable de la alolactosa un metabolito de la lactosa

que desencadena la transcripcioacuten del operoacuten lac y por lo tanto se usa para inducir la expresioacuten de

proteiacutenas cuando el gen estaacute bajo el control del operoacuten lac

11 OBJETIVOS

111 Objetivo General

Disentildear sintetizar y caracterizar sistemas nanoparticulados de hexaferrita de bario (BaFe12O19)

conformados en agregados micromeacutetricos con jerarquiacutea macro-mesoporosa a partir de un disentildeo

experimental factorial fraccionario 2f usando el meacutetodo quiacutemico sol-gel con autoensamble

molecular asistido por surfactante Tween 20 y esferas de poliestireno usadas como agente

poroacutegeno y mediante secado por aspersioacuten para ser usados como portadores de moleacuteculas con

actividad bioloacutegica

112 Objetivos Especiacuteficos

- Evaluar la concentracioacuten ( peso) de agente poroacutegeno y los paraacutemetros de temperatura

(T) y presioacuten (P) en el proceso de secado por aspersioacuten para determinar el efecto de estas

variables sobre el tamantildeo de agregado de BaFe12O19 y el tamantildeo de macroporo

- Sintetizar sistemas de BaFe12O19 mediante el meacutetodo quiacutemico sol-gel asistido por Tween

20 y esferas de poliestireno para producir agregados esfeacutericos nanoestructurados de

tamantildeo micromeacutetrico con jerarquiacutea macro-mesoporosa

- Caracterizar estructural morfoloacutegica y fisicoquiacutemicamente los sistemas nanoparticulados

de BaFe12O19 mediante teacutecnicas de XRD SEM TEM BET FTIR y VSM para

proporcionar los detalles necesarios respecto a las propiedades fiacutesicas quiacutemicas y

magneacuteticas de los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19

- Sintetizar y caracterizar el peacuteptido DS a partir de los plaacutesmidos pF1A T7 Flexireg

pFN21K y pFN18K empleando la cepa T7 de Escherichia coli el cual seraacute utilizado

como faacutermaco modelo

- Determinar las propiedades magneacuteticas de los sistemas nanoparticulados de BaFe12O19

incluyendo su magnetizacioacuten magneacutetica (Ms) remanencia magneacutetica (Mr) y coercitividad

(Hc) para ser explotadas en la entrega y direccionamiento del peacuteptido DS

- Determinar la carga superficial de los sistemas nanoparticulados de BaFe12O19 para

permitir una mejora en el rendimiento de adsorcioacuten del peacuteptido DS

- Determinar la capacidad de carga de los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 y

evaluar el perfil de liberacioacuten del peacuteptido DS para evaluar los sistemas de BaFe12O19

como candidatos para sistemas de liberacioacuten de faacutermaco

12 HIPOacuteTESIS

La obtencioacuten de agregados esfeacutericos de nanopartiacuteculas superparamagneacuteticas con nanoestructura y

macroporosidad disentildeada obtenidas utilizando teacutecnicas de autoensamblaje molecular con agentes

poroacutegenos y mediante secado por aspersioacuten permitiraacute la obtencioacuten de un portador de moleacuteculas

con actividad bioloacutegica maacutes viable que tenga un mejor desempentildeo en cuanto a la adsorcioacuten de

ciertas moleacuteculas bioloacutegicas sin perder las propiedades superparamagneacuteticas caracteriacutesticas de las

nanopartiacuteculas

13 JUSTIFICACIOacuteN

A pesar de los avances significativos en el diagnoacutestico y tratamiento del caacutencer eacutesta es una de las

enfermedades maacutes devastadoras que amenazan con la salud humana y es la segunda causa maacutes

comuacuten de mortalidad Actualmente la cirugiacutea radioterapia quimioterapia e inmunoterapia son

los meacutetodos de tratamiento maacutes utilizados sin embargo ninguno de estos meacutetodos ofrece una

verdadera recuperacioacuten total En muchos casos la erradicacioacuten quiruacutergica o tratamiento por

radiacioacuten no son factibles

Por otra parte el mayor problema de la quimioterapia es la limitada eficacia de los agentes

quimioterapeacuteuticos y su falta de especificidad a las ceacutelulas tumorales asiacute como a las altas

concentraciones de faacutermaco utilizadas Para superar este problema altas concentraciones o

frecuencias de dosificacioacuten de los agentes quimioterapeacuteuticos son requeridas resultando asiacute en

efectos secundarios severos no deseados debido a la alta citotoxicidad del faacutermaco Por lo tanto

surge la necesidad de desarrollar meacutetodos eficaces de administracioacuten de faacutermacos capaces de

mantener los niveles del faacutermaco en una concentracioacuten estrecha necesaria para evitar toxicidad

Ademaacutes de dirigir el medicamento a las ceacutelulas cancerosas mientras se reducen los efectos

secundarios en la mayor medida posible Esta necesidad se ve reflejada en coacutemo ha ido

incrementando gradualmente el nuacutemero de publicaciones a lo largo de los antildeos ya que la

tecnologiacutea basada en sistemas de liberacioacuten de faacutermaco (DDS) ha progresado en las uacuteltimas

deacutecadas Por ejemplo la revista Journal of Controlled Released (JCR) ha recibido

sustancialmente maacutes artiacuteculos de lo que publica (Fig 11)

Figura 11 Nuacutemero de artiacuteculos publicados anualmente en la revista Journal of Controlled Released desde 1984

Una amplia variedad de biomateriales compuestos de diversas formulaciones han sido usados

como DDS No obstante en las uacuteltimas dos deacutecadas las nanopartiacuteculas magneacuteticas han atraiacutedo

mucha atencioacuten como DDS [12] ademaacutes de otras aplicaciones tales como imagen de resonancia

magneacutetica (MRI) [34] reparacioacuten de tejidos [56] hipertermia magneacutetica [78] e inmunoensayos

[9] debido a su biocompatibilidad faacutecil modificacioacuten superficial y sus propiedades fiacutesicas

quiacutemicas y magneacuteticas uacutenicas Una de las caracteriacutesticas maacutes importantes de las nanopartiacuteculas

magneacuteticas es su comportamiento superparamagneacutetico donde la energiacutea teacutermica es

suficientemente fuerte para cambiar la direccioacuten de la magnetizacioacuten [10] por ejemplo las

fluctuaciones teacutermicas desmagnetizan espontaacuteneamente un ensamble previamente saturado

Como resultado de esta propiedad las partiacuteculas magneacuteticas muestran un potencial para mejorar

las caracteriacutesticas de contraste en MRI DDS e hipertermia Ademaacutes el comportamiento

superparamagneacutetico permite la manipulacioacuten de las partiacuteculas en presencia de un campo

magneacutetico externo Asiacute un sistema DDS puede ser guiado magneacuteticamente hasta el sitio de

accioacuten en el cual el faacutermaco seraacute liberado reduciendo de esta manera la concentracioacuten del

faacutermaco y su frecuencia de dosificacioacuten para evitar efectos secundarios no deseados Ademaacutes

Una vez eliminando el campo magneacutetico las nanopartiacuteculas magneacuteticas no muestran una

interaccioacuten magneacutetica ya que no retienen magnetismo [11] Por lo tanto la ausencia de

coercitividad prevendraacute la agregacioacuten potencial de las partiacuteculas que pudieran faacutecilmente causar

la formacioacuten de embolismo en los vasos sanguiacuteneos [12]

Maacutes auacuten los sistemas micromeacutetricos nanoestructurados permiten la preservacioacuten de las

propiedades a escala nanomeacutetrica pero con partiacuteculas a escala micromeacutetriacuteca Esto es importante

debido a que las partiacuteculas de tamantildeo micromeacutetrico son maacutes faacuteciles de manejar que las partiacuteculas

nanomeacutetricas Ademaacutes una jerarquiacutea macro-mesoporosa presentan una arquitectura que exhiben

alta aacuterea superficial baja densidad y buena estabilidad fisicoquiacutemica [13] Asiacute mismo la

estructura jeraacuterquica juega un papel importante en muchas de las propiedades y aplicaciones

funcionales del material [14] por ejemplo los materiales macro-mesoporosos muestran un

incremento considerable en la capacidad de carga de un faacutermaco En los materiales macro-

mesoporosos los macroporos proporcionan una interconectividad que mejora la difusioacuten o flujo

de fluidos Mientras que los mesoporos aumentan considerablemente el aacuterea superficial

especiacutefica y por lo tanto tienen una mayor capacidad para que las moleacuteculas puedan ser

adsorbidas [15] Por otra parte la morfologiacutea de las partiacuteculas juega un papel importante en el

tiempo de circulacioacuten en el torrente sanguiacuteneo Ademaacutes una morfologiacutea esfeacuterica es de

importancia praacutectica ya que en general eacutesta presenta mejores propiedades reoloacutegicas comparado

con otras morfologiacuteas Una gran variedad de meacutetodos han sido estudiados para la siacutentesis de

sistemas nanoestructurados dirigidos a aplicaciones biomeacutedicas La Fig 12 muestra las tres rutas

de siacutentesis maacutes importantes Sin duda los meacutetodos de siacutentesis quiacutemica huacutemeda principalmente el

meacutetodo sol-gel es el meacutetodo fundamental maacutes empleado en la siacutentesis de materiales para

aplicaciones biomeacutedicas debido a sus muchas ventajas i) los precursores pueden mezclarse a

nivel molecular lo cual permite la formacioacuten de soluciones soacutelidas del material a temperaturas de

procesamiento relativamente bajas cuando se compara con los meacutetodos tradicionales ii) es un

meacutetodo faacutecil sencillo y versaacutetil iii) permite un control quiacutemico y estructural es decir la

nucleacioacuten y crecimiento de las partiacuteculas coloidales primarias puede ser controlada para dar

partiacuteculas con tamantildeo y forma deseada ademaacutes de la composicioacuten quiacutemica deseada iv) los

materiales sintetizados a partir de este meacutetodo son obtenidos con una alta pureza

Figura 12 Meacutetodos de siacutentesis de los sistemas nanoestructurados dirigidos a aplicaciones biomeacutedicas Las tres rutas

principales incluyen meacutetodos quiacutemicos fiacutesicos y bioloacutegicos Fuente Instituto de Informacioacuten Cientiacutefica Modificado

de M Mahmoudi [16]

CAPIacuteTULO 2

REVISIOacuteN DEL ESTADO DEL ARTE

CAPIacuteTULO 2 REVISIOacuteN DEL ESTADO DEL ARTE

En el presente capiacutetulo se aborda coacutemo la nanotecnologiacutea ha revolucionado los diferentes

aspectos de la investigacioacuten cientiacutefica y tecnologiacutea en diversos campos tales como la electroacutenica

semiconductores quiacutemica fiacutesica ciencia de los materiales bioingenieriacutea medicina etc [17-27]

En las uacuteltimas deacutecadas la nanotecnologiacutea ha contribuido a avances significativos en el desarrollo

de los biomateriales y el aacuterea de la medicina a traveacutes de la terapia y diagnoacutestico cliacutenico para el

tratamiento de diversos tipos de caacutencer mediante el disentildeo e ingenieriacutea de materiales

nanoestructurados capaces de interactuar con los sistemas bioloacutegicos a escala molecular Las

aplicaciones maacutes prominentes de estos nanodispositivos incluyen terapia geacutenica MRI [28-30]

hipertermia [31-33] sistemas de liberacioacuten de faacutermacos (DDS) [3535] Una gran variedad de

materiales orgaacutenicos e inorgaacutenicos han sido investigados como sistemas DDS Sin embargo los

materiales magneacuteticos nanoestructurados de oacutexido de hierro son considerados los materiales maacutes

prominentes debido a sus caracteriacutesticas uacutenicas tales como biocompatibilidad alta aacuterea

superficial y comportamiento superparamagneacutetico lo que los hace una herramienta ideal para las

aplicaciones antes mencionas [36]

21 BIOMATERIALES

Un biomaterial puede ser definido como cualquier material natural o sinteacutetico usado para la

fabricacioacuten de dispositivos que reemplacen una parte de un sistema vivo o bien que realice una

funcioacuten en contacto iacutentimo con el tejido vivo de una manera segura confiable y fisioloacutegicamente

aceptable [37] Por lo tanto un biomaterial tiene que presentar propiedades compatibles con el

tejido a interactuar para obtener el efecto deseado El Consejo Asesor para Biomateriales de la

Universidad de Clemson ha definido formalmente un biomaterial como una sustancia de

actividad sisteacutemica y farmacoloacutegicamente inerte para su implantacioacuten o incorporacioacuten dentro o

con el sistema vivo

Debido a que los biomateriales tienen como objetivo interactuar con los tejidos o fluidos

bioloacutegicos del cuerpo humano es fundamental que estos cumplan con ciertos requisitos para

evitar inducir cambios o provocar reacciones no deseadas en el cuerpo humano Un requisito

fundamental es la biocompatibilidad la cual se refiere a la capacidad del material para realizar

con eficiencia una respuesta apropiada en el hueacutesped en una aplicacioacuten deseada es decir el

material y el entorno de los tejidos deben coexistir sin tener ninguacuten efecto no deseado o

inapropiado entre ellos [36] Otras caracteriacutesticas importantes son su baja toxicidad estabilidad

quiacutemica densidad y peso adecuado ademaacutes es deseable que sean econoacutemicos

211 Aplicaciones

En las uacuteltimas deacutecadas la siacutentesis y aplicacioacuten de biomateriales ha llegado a ser una de las aacutereas

de investigacioacuten maacutes activa y prometedora posicionada en la interseccioacuten de la quiacutemica ciencia

de los materiales bioingenieriacutea y la medicina

Una de las aplicaciones de los biomateriales que ha atraiacutedo cada vez maacutes la atencioacuten de los

cientiacuteficos es su uso como sistemas de liberacioacuten de faacutermaco Una gran variedad de materiales

han sido estudiados para esta aplicacioacuten por ejemplo dendriacutemeros micelas emulsiones

liposomas y sistemas nanoestructurados Especialmente las nanopartiacuteculas magneacuteticas a base de

hierro han sido de gran intereacutes debido a las oportunidades en la terapia de caacutencer y el tratamiento

de otras enfermedades Su potencial deriva de las propiedades intriacutensecas de sus nuacutecleos

magneacuteticos combinados con la capacidad de carga del faacutermaco y las propiedades bioquiacutemicas que

pueden ser adquiridas mediante su recubrimiento adecuado Ademaacutes las nanopartiacuteculas pueden

actuar a nivel tisular o celular lo cual implica que pueden ser endocitadas o fagocitadas

resultando en su internalizacioacuten En eacuteste proceso las nanopartiacuteculas pueden llegar maacutes allaacute de la

membrana citoplasmaacutetica

Entre las aplicaciones maacutes usadas de las nanopartiacuteculas como biomateriales se encuentran la

imagen de resonancia magneacutetica hipertermia y sistemas de liberacioacuten de faacutermacos las cuales se

explican a continuacioacuten

a Imagen de resonancia magneacutetica

Los avances en el desarrollo de nuevas estrategias y tecnologiacuteas para tratamiento y evaluacioacuten

precliacutenica de caacutencer mediante el uso de faacutermacos antitumorales destacan la creciente necesidad

de una evaluacioacuten a tratamientos tumorales in vivo mediante el uso de biomarcadores de imagen

La imagen de resonancia magneacutetica (MRI) se ha establecido como la herramienta principal en el

monitoreo in vivo de cambios morfoloacutegicos funcionales y metaboacutelicos en tumores soacutelidos debido

a su excelente contraste en tejidos blandos excelente resolucioacuten espacial y naturaleza no-

invasiva MRI es una teacutecnica que usa el magnetismo y pulso por radiofrecuencia (RF) para

producir imaacutegenes de tejidos u oacuterganos compuestos de elementos sensibles a la resonancia

magneacutetica tales como hidroacutegeno (H) La MRI se basa en los principios de la resonancia

magneacutetica nuclear El cuerpo bioloacutegico se compone de numerosos protones contenidos en el

nuacutecleo del H los cuales giran en sus ejes con la llamada frecuencia de Larmor produciendo un

campo magneacutetico representado por el momento o vector magneacutetico Una gran cantidad de

protones en el cuerpo resultaraacute en un vector magneacutetico neto que se alinea con el campo

magneacutetico externo o paralelo al eje longitudinal del magneto Esta alineacioacuten de protones es

llamada magnetizacioacuten longitudinal Cuando la magnetizacioacuten longitudinal se inclina

transversalmente debido a un impulso de RF se induce una corriente eleacutectrica o sentildeal de

resonancia magneacutetica que puede ser recibida por una bobina de RF En esencia la MRI se lleva a

cabo aplicando de manera alterna pulsos de RF al tejido bioloacutegico La Aplicacioacuten de pulsos de

RF en cierto tiempo de repeticioacuten (TR) y las sentildeales recibidas en un tiempo predefinido o tiempo

de repeticioacuten (TE) produce el contraste en las imaacutegenes de MRI Tales sentildeales de resonancia

magneacutetica son entonces codificadas en fase y frecuencia a imaacutegenes de resonancia magneacutetica por

la teacutecnica de transformada de Fourier

b Hipertermia

La hipertermia implica el tratamiento de ceacutelulas canceriacutegenas a traveacutes de la generacioacuten de calor

[38] Este enfoque involucra el aumento de la temperatura del ambiente local del tumor

resultando en un cambio en la fisiologiacutea de las ceacutelulas enfermas llevaacutendolas finalmente a la

apoptosis Dependiendo del grado en el aumento de la temperatura el tratamiento por hipertermia

puede ser clasificado como i) ablacioacuten teacutermica [39] en el cual el tumor es sometido a altas

temperaturas de calor mayores a 46 degC pudiendo llegar a los 56 degC causando que las ceacutelulas

experimenten necrosis coagulacioacuten o carbonizacioacuten ii) Hipertermia moderada [39] con

temperaturas entre 41 degC y 46 degC tiene efectos tanto a nivel celular como tisular las ceacutelulas

experimentan estreacutes teacutermico resultando en la activacioacuten yo iniciacioacuten de muchos mecanismos de

degradacioacuten intra- y extracelular tal como la degradacioacuten o pliegue iii) Diatermia [39] implica

temperaturas menores a 41 degC para el tratamiento de enfermedades reumaacuteticas en la fisioterapia

c Sistemas de liberacioacuten de faacutermaco

Los sistemas de liberacioacuten de faacutermaco tienen como objetivo la entrega y liberacioacuten de faacutermacos

a sitios de accioacuten especiacuteficos manteniendo la concentracioacuten del faacutermaco a un nivel terapeacuteutico

adecuado durante un periacuteodo de tiempo determinado Es decir un sistema ideal para la liberacioacuten

de faacutermacos debe ser capaz de controlar la liberacioacuten y focalizacioacuten del faacutermaco para garantizar

una alta eficiencia del faacutermaco a la vez que se disminuyen los efectos secundarios causados por

los faacutermacos anticanceriacutegenos que no uacutenicamente actuacutean sobre las ceacutelulas cancerosas sino

ademaacutes sobre las ceacutelulas sanas Un sistema nanoestructurado para la liberacioacuten de faacutermacos

puede penetrar en el cuerpo ya que su tamantildeo le permite ser administrado viacutea intravenosa o a

traveacutes de otras rutas de administracioacuten Ademaacutes los sistemas de liberacioacuten de faacutermaco deben

permanecer estables tanto fiacutesica como quiacutemicamente antes de llegar a su destino

22 SISTEMAS DE LIBERACIOacuteN DE FAacuteRMACO

En la Fig 21 se presentan los diferentes tipos de sistemas nanoparticulados empleados en la

liberacioacuten de faacutermacos los cuales se describen brevemente

Figura 21 Categoriacuteas esenciales de los materiales usados como DDS i) Materiales orgaacutenicos dendriacutemeros

micelas liposomas i) Materiales inorgaacutenicos nanopartiacuteculas de oro sistemas nanoestructurados a base de oacutexido de

hierro quantum dots (Modificado de Grumezescu [40] y Riggio [45])

221 Liposomas

Los liposomas tienen una larga historia como sistemas de liberacioacuten de faacutermaco debido a su faacutecil

preparacioacuten baja toxicidad y biodegradabilidad [4142] Los liposomas son estructuras

coloidales autoensambladas compuestas de bicapas lipiacutedicas que rodean un compartimiento

acuoso y puede encapsular una amplia variedad de faacutermacos quimioterapeacuteuticos ya sean

hidroacutefilos o hidroacutefobos [4344] Los liposomas se pueden clasificar como liposomas de primera

generacioacuten o liposomas desnudos con una superficie de fosfoliacutepido no modificado de segunda

generacioacuten o liposomas furtivos con una capa de carbohidratos o poliacutemeros hidroacutefilos

generalmente de PEG en la superficie de las vesiacuteculas y liposomas de tercera generacioacuten que

incorporan ligandos superficiales para mejorar el iacutendice terapeacuteutico del faacutermaco mediante el

aumento de la selectividad y la especificidad del complejo En la Fig 21 se representa

esquemaacuteticamente la estructura de los liposomas

222 Nanopartiacuteculas polimeacutericas

Las nanopartiacuteculas polimeacutericas (Fig 21) son portadores que van de 10 a 100 nm conformados

de poliacutemeros naturales o artificiales generalmente biodegradables donde los faacutermacos

terapeacuteuticos puede ser adsorbidos disueltos atrapados encapsulados o enlazados

covalentemente a la cadena principal del poliacutemero por medio de un enlace sencillo eacutester o amida

que se pueden hidrolizar in vivo a traveacutes de un cambio de pH

Los poliacutemeros sinteacuteticos que incluyen al aacutecido polilaacutectico (PLA) [46] aacutecido poliglicoacutelico (PGA)

[47] poli etilenglicol (PEG) [48] y sus copoliacutemeros han sido los maacutes ampliamente investigados

debido a su biocompatibilidad y biodegradabilidad Otros poliacutemeros naturales como el quitosano

y alginato han sido ampliamente probados [49]

223 Micelas

Las micelas son portadores esfeacutericos biodegradables con un intervalo de tamantildeo de 10-200 nm

Eacutestas son formadas por autoensamblaje de bloques de copoliacutemeros compuestos de dos o maacutes

cadenas de poliacutemeros con diferente hidrofobicidad Estos copoliacutemeros espontaacuteneamente se

ensamblan para formar una estructura de nuacutecleo-coraza en un medio acuoso para minimizar la

energiacutea libre del sistema (Fig 21) Los segmentos hidroacutefobos forman el nuacutecleo interior

hidroacutefobo para minimizar su exposicioacuten al medio ambiente mientras que las cadenas hidroacutefilas

forman la coraza hidroacutefila externa para estabilizar el nuacutecleo a traveacutes del contacto directo con el

agua [50]

224 Dendriacutemeros

Los dendriacutemeros son macromoleacuteculas altamente ramificadas esfeacutericas y sinteacuteticas con tamantildeo y

forma ajustable Contienen muacuteltiples capas con grupos terminales activos tambieacuten conocidos

como generaciones que se extienden hacia fuera desde un nuacutecleo iniciador llamado generacioacuten

cero (Fig 21) El tamantildeo de los dendriacutemeros estaacute generalmente en el rango de 1-15 nmLas

ramificaciones de estos poliacutemeros proporcionan un aacuterea superficial grande para que moleacuteculas

yo medicamentos quimioterapeacuteuticos puedan ser unidos a traveacutes de la conjugacioacuten covalente o

adsorcioacuten electrostaacutetica Alternativamente los agentes terapeacuteuticos se pueden cargar en las

cavidades de las regiones centrales a traveacutes de interaccioacuten hidrofoacutebica enlaces de hidroacutegeno o

enlace quiacutemico Los dendriacutemeros maacutes comuacutenmente estudiados pertenecen a la familia de los

dendriacutemeros PAMAM (poliamidoamina) Estos poliacutemeros han mostrado un gran potencial para la

liberacioacuten de medicamentos ya que son biodegradables y biocompatibles y tienen alta

solubilidad en agua [51]

225 Nanopartiacuteculas Magneacuteticas

La liberacioacuten controlada de faacutermacos con materiales funcionales nanoestructurados

especialmente las nanopartiacuteculas magneacuteticas estaacute atrayendo cada vez maacutes la atencioacuten debido a

las oportunidades en la terapia de caacutencer y el tratamiento de otras enfermedades El potencial de

las nanopartiacuteculas magneacuteticas deriva de las propiedades intriacutensecas de sus nuacutecleos magneacuteticos

combinados con su capacidad de carga del medicamento y las propiedades bioquiacutemicas que

pueden ser otorgados a estas por medio de un recubrimiento adecuado

23 CLASIFICACIOacuteN DE LOS MATERIALES MAGNEacuteTICOS

Desde el punto de vista del comportamiento magneacutetico podemos clasificar los materiales en

diamagneacuteticos paramagneacuteticos ferromagneacuteticos antiferromagneacuteticos ferrimagneacuteticos (Fig 22)

Figura 22 (a) Clasificacioacuten de los materiales seguacuten su comportamiento magneacutetico paramagneacuteticos

ferromagneacuteticos antiferromagneacuteticos y ferrimagneacuteticos (b) Los materiales superparamagneacuteticos son observados en

los nanomateriales ferro- y ferrimagneacuteticos que se componen de un soacutelo dominio magneacutetico

231 Diamagnetismo

El diamagnetismo se basa en la interaccioacuten entre el campo aplicado y los electrones moacuteviles del

material [52] El diamagnetismo se caracteriza por i) una magnetizacioacuten deacutebil del material en el

sentido opuesto al campo magneacutetico aplicado [53] ii) una susceptibilidad magneacutetica negativa y

pequentildea con permeabilidad relativa ligeramente menor que 1 iii) intensidad de respuesta muy

pequentildea

232 Paramagnetismo

En los materiales paramagneacuteticos los momentos magneacuteticos se encuentran desordenados por lo

que no mantiene un momento magneacutetico neto Estos materiales se caracterizan por i) requerir un

gran campo magneacutetico para poder adquirir una alta magnetizacioacuten ii) magnetizacioacuten deacutebil en el

mismo sentido que el campo magneacutetico aplicado iii) susceptibilidad magneacutetica positiva y

pequentildea con permeabilidad relativa ligeramente mayor que 1 iv) intensidad de respuesta muy

pequentildea Ejemplos de estos materiales son el Cr Mn y los gases diatoacutemicos La Fig 22(a)

muestra el ordenamiento magneacutetico de estos materiales

233 Ferromagnetismo

En los materiales ferromagneacuteticos los momentos magneacuteticos individuales de grupos de aacutetomos o

moleacuteculas se mantienen alineados entre siacute debido a un fuerte acoplamiento auacuten en ausencia de

campo exterior [54] Estos grupos se denominan dominios y actuacutean como un pequentildeo imaacuten

permanente En ausencia de campo aplicado los dominios tienen sus momentos magneacuteticos netos

distribuidos al azar Cuando se aplica un campo exterior los dominios tienden a alinearse con el

campo Este alineamiento puede permanecer en algunos casos con un muy fuerte acoplamiento

cuando se retira el campo creando un imaacuten permanente [55] Los materiales ferromagneacuteticos se

caracterizan por i) una fuertemente magnetizacioacuten en el mismo sentido que el campo magneacutetico

aplicado ii) susceptibilidad magneacutetica positiva y grande con permeabilidad relativa mucho

mayor que 1 iv) la agitacioacuten teacutermica tiende a desalinear los dominios A temperatura normal la

energiacutea teacutermica no es en general suficiente para desmagnetizar un material magnetizado sin

embargo por encima de la temperatura de Curie [56] el material se vuelve paramagneacutetico

debido a que los efectos teacutermicos de desorden son mayores que los efectos de alineamiento de la

interaccioacuten magneacutetica entre dominios La Fig 22(a) muestra el alineamiento de los materiales

ferromagneacuteticos

234 Antiferromagnetismo

Los materiales antiferromagneacuteticos tienen un estado natural en el cual los espines atoacutemicos de

aacutetomos adyacentes son opuestos de manera que el momento magneacutetico neto es nulo [57] Este

estado hace difiacutecil que el material se magnetice aunque de todas formas adopta una

permeabilidad relativa ligeramente mayor que 1 Por encima de una temperatura criacutetica llamada

temperatura de Neel un material antiferromagneacutetico se vuelve paramagneacutetico La Fig 22(a)

esquematiza el ordenamiento magneacutetico de los materiales antiferromagneacuteticos

235 Ferrimagnetismo

Los materiales ferrimagneacuteticos son similares a los antiferromagneacuteticos salvo que las especies de

aacutetomos alternados son diferentes (por ejemplo por la existencia de dos subredes cristalinas

entrelazadas) y tienen momentos magneacuteticos diferentes [58] Existe entonces una magnetizacioacuten

neta que puede ser en algunos casos muy intensa

236 Superparamagnetismo

El superparamagnetismo es una forma de magnetismo observado en los nanomateriales ferro- y

ferrimagneacuteticos que se componen de un soacutelo dominio magneacutetico [59] (Fig 22(b)) Debido a su

tamantildeo tan pequentildeo no hay orden de largo alcance en estos materiales Estos materiales se

caracterizan por i) alcanzar una magnetizacioacuten relativamente alta con bajos campos magneacuteticos

aplicados [59] ii) por debajo de la temperatura Curie los momentos magneacuteticos dentro de un

dominio magneacutetico se alinean paralelamente a un campo aplicado para producir la alta

magnetizacioacuten [59] iii) despueacutes de que un campo magneacutetico aplicado se ha eliminado no queda

magnetizacioacuten remanente (Mr) neta [59] La falta de Mr se debe al hecho de que la

magnetizacioacuten de cada dominio faacutecilmente salta entre dos orientaciones estables que estaacuten

separados por una pequentildea diferencia de energiacutea De hecho la diferencia de energiacutea es tan

pequentildea que la energiacutea teacutermica cancela la magnetizacioacuten total de la partiacutecula Compuestos de

hierro cobalto y niacutequel y sus aleaciones elementos de tierras raras intermetaacutelicos de gadolinio

oro y vanadio son ferromagneacuteticos que pueden ser utilizados para producir partiacuteculas

superparamagneacuteticas cuando el tamantildeo del dominio magneacutetico se encuentra a escala

nanomeacutetrica Otros materiales pueden ser utilizados incluyendo ferritas compuesto por oacutexidos

de hierro o con otros elementos como el aluminio cobre cobalto niacutequel manganeso magnesio

hierro y zinc Ademaacutes tambieacuten se pueden utilizar las ferritas hexagonales

24 FERRITAS HEXAGONALES

Desde el descubrimiento de las ferritas en la deacutecada de 1950 ha habido un gran intereacutes en las

ferritas hexagonales tambieacuten conocidas como hexaferritas Este intereacutes tanto cientiacutefico como

tecnoloacutegico ha ido creciendo exponencialmente hasta el diacutea de hoy Ademaacutes de su uso como

imanes permanentes las hexaferritas tienen aplicaciones como material de grabacioacuten magneacutetica

en almacenamiento de datos y como componentes en dispositivos eleacutectricos

Existen diferentes tipos de ferritas hexagonales indicadas como M W X Y Z y U todas ellas

con estrechas estructuras cristalinas altamente complejas De los diferentes tipos de ferritas

hexagonales las hexaferritas de mayor importancia comercial son las tipo M dentro de las cuales

se encuentran las hexaferritas de bario BaFe12O19 y las ferritas de estroncio con Sr reemplazando

al Ba en la misma foacutermula La importancia de estas ferritas es debido a su bajo costo y sus

propiedades como estabilidad quiacutemica alta resistividad magnetizacioacuten de saturacioacuten

conveniente y alta coercitividad magneacutetica etc

La unidad molecular de la ferrita tipo M estaacute formada por un bloque S y un bloque R con una

superposicioacuten de capas cuacutebicas y hexagonales (Fig 23(a) El plano basal que contiene el aacutetomo

de bario es un plano espejo y los dos bloques S por encima y por debajo del bloque R son por lo

tanto rotaciones de 180ordm alrededor del eje c de cada una Un bloque R espejo R es entonces

requerido para continuar la estructura y es por esta razoacuten que la ceacutelula unitaria requiere dos

unidades moleculares M dando la foacutermula de celda unitaria SRSR donde es una rotacioacuten del

bloque a 180ordm alrededor del eje c (Fig 23(a)) Los paraacutemetros reticulares de la BaFe12O19 son

2317 Aring para la longitud del eje c y 589 Aring para a la anchura del plano basal y este paraacutemetro a

es constante para todas las hexaferritas de bario La relacioacuten de altura a ancho es de 394 por lo

que BaFe12O19 tiene una gran anisotropiacutea cristalina Las vistas en perspectiva de la estructura son

tambieacuten mostradas en la Fig 23(b) y Fig 23(c) mientras que los poliedros de la estructura M

incluyendo el sitio bipiramidal del bloque R se muestran en la Fig 23(d) La Fig 23(e)

representa el apilamiento de los bloques R y S en la estructura M

Figura 23 (a) seccioacuten transversal de la estructura de la ferrita tipo M (BaFe12O19) Tomado de Robert C Pullar [60]

25 METODOS DE SIacuteNTESIS

251 Siacutentesis sol-gel

El meacutetodo sol-gel es un meacutetodo de siacutentesis quiacutemica huacutemeda el cual permite la fabricacioacuten de una

amplia gama de materiales con diversas configuraciones por ejemplo fibras peliacuteculas delgadas

monolitos y revestimientos Ademaacutes el meacutetodo sol-gel permite sintetizar materiales hiacutebridos

orgaacutenicos-inorgaacutenicos con una gran variedad de aplicaciones potenciales en diversos campos de

la investigacioacuten incluyendo la oacuteptica electroacutenica semiconductores superconductores y

biomateriales El meacutetodo sol gel ofrece una serie de ventajas i) los precursores pueden mezclarse

a nivel molecular lo cual permite la formacioacuten de soluciones soacutelidas del material a temperaturas

de procesamiento relativamente bajas cuando se compara con los meacutetodos tradicionales ii) es un

partiacuteculas con tamantildeo y forma deseada ademaacutes de la composicioacuten quiacutemica deseada

Actualmente existe una amplia gama de rutas de siacutentesis derivadas del meacutetodo sol-gel (Fig 24)

En teacuterminos simples el meacutetodo sol-gel implica dos fases distintas La primera fase una

suspensioacuten coloidal la cual es una suspensioacuten estable de partiacuteculas soacutelidas coloidales dentro de

un liacutequido donde las partiacuteculas soacutelidas deben ser maacutes densas que el liacutequido de los alrededores y

suficientemente pequentildeas (2 nm a 1 microm lo cual corresponde a 103-10

9 aacutetomos por partiacutecula) para

que las fuerzas responsables de la dispersioacuten sean maacutes grandes que las fuerzas de gravedad La

segunda fase constituida por un gel el cual es una red soacutelida porosa tridimensionalmente

interconectada que forma una entidad continuacutea a lo largo de una fase secundaria usualmente

liacutequida

Se han dedicado esfuerzos considerables en el desarrollo de micro y nanopartiacuteculas de oacutexido de

hierro con propiedades magneacuteticas adecuadas para la investigacioacuten biomeacutedica Las

nanopartiacuteculas de oacutexido de hierro son las maacutes ampliamente investigadas en el campo meacutedico y

farmaceacuteutico debido a sus excelentes propiedades de biocompatibilidad estabilidad quiacutemica y

baja toxicidad El meacutetodo sol gel es un meacutetodo faacutecil y conveniente para sintetizar oacutexidos de

hierro a partir de soluciones acuosas de sales metaacutelicas Ademaacutes el tamantildeo la forma y la

composicioacuten de las partiacuteculas magneacuteticas dependen en gran medida del tipo de precursores

utilizados relacioacuten Fe2+

a Fe3+

temperatura de reaccioacuten valor de pH y la fuerza ioacutenica del medio

Por lo tanto el control del proceso mediante estos paraacutemetros es esencial en la produccioacuten

partiacuteculas monodispersas de oacutexido de hierro El meacutetodo sol-gel parte de una suspensioacuten coloidal

(sol) y la subsiguiente formacioacuten del (gel) En la preparacioacuten del sol los precursores tanto

orgaacutenicos como inorgaacutenicos experimentan reacciones de hidrolisis y condensacioacuten (o

polimerizacioacuten) para formar pequentildeas partiacuteculas soacutelidas en un liacutequido (ya sea un solvente

orgaacutenico o acuoso) Las partiacuteculas soacutelidas son tan pequentildeas (1-1000 nm) que las fuerzas

gravitacionales son despreciables y las interacciones estaacuten dominadas por fuerzas esteacutericas de

van der Waals y Coulombicas

Figura 24 Rutas de siacutentesis derivadas del meacutetodo sol-gel Tomado de httpsstrllnlgovstrMay05Satcherhtml

Varios grupos de investigacioacuten [61-63] han descrito la siacutentesis de partiacuteculas magneacuteticas

nanoestructurados de base de oacutexido de hierro a partir del meacutetodo sol-gel para aplicaciones en el

control de liberacioacuten de faacutermacos

Los avances en nanotecnologiacutea y ciencia de los materiales sugieren que algunos de los problemas

actuales de los materiales podriacutean ser resueltos o al menos mejorados mediante la modificacioacuten

superficial

252 Secado por aspersioacuten

El secado por aspersioacuten es un meacutetodo que permite la conversioacuten continua de fluidos (soluciones

emulsiones suspensiones mezclas pastas) en polvos soacutelidos mediante un proceso de secado

dirigido a disentildear y producir materiales con un gran potencial para diversos sectores industriales

tales como la industria quiacutemica cosmeacutetica alimentaria y farmaceacuteutica Este proceso es un

meacutetodo raacutepido simple sencillo de escalabilidad industrial y bajo costo El principio del meacutetodo

se basa en la eliminacioacuten de la humedad mediante la aplicacioacuten de calor al fluido alimentado El

secado por aspersioacuten consiste de tres etapas principales (a) atomizacioacuten del fluido (b)

vaporizacioacuten o secado del liacutequido mediante una corriente de gas y (c) separacioacuten y recoleccioacuten de

las partiacuteculas

Figura 25 Configuracioacuten del equipo de secado por aspersioacuten (a) secador por aspersioacuten concurrente misma

direccioacuten de flujo y (b) secador por aspersioacuten a contracorriente (c) Evolucioacuten de la temperatura en el proceso de

secado en una gotita liacutequida [Handscomb y cols] En la separacioacuten y recoleccioacuten del polvo se pueden emplear (d)

separadores tipo cicloacuten yo (e) filtros de bolsa

a Atomizacioacuten

La atomizacioacuten es el primer paso que experimenta el fluido alimentado durante el secado por

aspersioacuten la cual involucra el rompimiento del liacutequido a granel en un nuacutemero grande de gotitas

impulsado por el proceso de secado por aspersioacuten mediante la reduccioacuten de la resistencia interna

a la transferencia de humedad desde la gotita hasta el medio de los alrededores La atomizacioacuten

es una etapa criacutetica en el proceso de secado debido a su influencia en la forma estructura

velocidad y distribucioacuten de la gotita generada y por lo tanto la naturaleza y tamantildeo de partiacutecula

del producto final Consecuentemente hay una peacuterdida miacutenima de calor sensible y

eventualmente se producen las partiacuteculas con las caracteriacutesticas fiacutesicas y morfoloacutegicas deseadas

La Fig 25 presenta el diagrama de dos tipos de secadores por aspersioacuten (Fig 25(a) secador por

aspersioacuten concurrente y (Fig 25(b) secador por aspersioacuten a contracorriente

b Vaporizacioacuten

En esta etapa se constituye la formacioacuten de fase de la partiacutecula Con el liacutequido a granel

atomizado en pequentildeas gotas el siguiente paso involucra el contacto iacutentimo de la gotita con el

gas acarreador Esto permite la raacutepida evaporacioacuten de la humedad de la superficie de todas las

gotitas de una manera uniforme Aquiacute el requerimiento es un flujo de gas uniforme en la caacutemara

de secado Las gotas usualmente se encuentran en contacto con aire caliente en la caacutemara de

secado ya sea en la misma direccioacuten de flujo o a contracorriente

El paso maacutes criacutetico en la formacioacuten de la partiacutecula involucra la evaporacioacuten de la humedad ya

que este paso estaacute asociado con la formacioacuten del producto final La evaporacioacuten de la humedad

durante el proceso de secado puede ser visualizada en dos fases un periodo de velocidad

constante y un periodo de caiacuteda de velocidad Inicialmente cuando la gotita estaacute expuesta a una

corriente de gas caliente la raacutepida evaporacioacuten toma lugar Durante esta exposicioacuten la gotita se

calienta desde una temperatura inicial (T0) a la temperatura de evaporacioacuten de equilibrio (Teq)

(Fig 25(c)-AB) Durante este periodo la eliminacioacuten de la humedad sigue la curva del periodo

de velocidad constante a medida que la humedad es removida constantemente a partir de la

superficie de la gotita manteniendo el enfriamiento suficiente La superficie de la gotita

permanece saturada con la humedad en esta fase y su temperatura es constante e igual a la

temperatura de bulbo huacutemedo (Fig 25(c)-BC) A medida que se elimina la humedad de la gotita

el soluto disuelto en el liacutequido alcanza una concentracioacuten maacutes allaacute de su concentracioacuten de

saturacioacuten y tiende a formar una coraza delgada en la superficie de la gotita descrita como

formacioacuten de coraza El comienzo de formacioacuten de coraza es una caracteriacutestica cineacutetica

importante del proceso de secado por aspersioacuten Despueacutes de esta fase la eliminacioacuten de la

humedad regresa al proceso de difusioacuten controlada y la velocidad de evaporacioacuten es dependiente

de la velocidad de difusioacuten de vapor de agua a traveacutes de la coraza superficial Esto constituye el

periodo de caiacuteda de velocidad Durante el periodo de caiacuteda de velocidad aunque la partiacutecula

comenzaraacute a calentarse (Fig 25(c)-CD) es casi la parte maacutes friacutea del equipo de secado donde el

gas de secado estaacute en o cerca de la temperatura de salida del equipo de secado

c Separacioacuten y recoleccioacuten

Los sistemas empleados para la separacioacuten y recoleccioacuten del producto final incluyen separadores

tipo cicloacuten (Fig 25(d)) yo filtros de bolsa (Fig 25(e))

El disentildeo e ingenieriacutea de micro y nanopartiacuteculas a traveacutes del secado por aspersioacuten ha sido

investigado como una alternativa de proceso de manufacturacioacuten en la industria farmaceacuteutica

debido a su amplia aplicabilidad El secado por aspersioacuten ha sido exitosamente usado en la

industria farmaceacuteutica para producir productos con propiedades fiacutesicas y quiacutemicas definidas por

ejemplo tamantildeo y forma de partiacutecula controlada para incrementar la solubilidad del faacutermaco y la

biodisponibilidad de las sustancias activas Ademaacutes el ajuste de los paraacutemetros del proceso de

secado por aspersioacuten permite la manipulacioacuten de varias propiedades de la partiacutecula con respecto

a los requerimientos de la aplicacioacuten deseada

SISTEMAS DDS

Como se mencionoacute anteriormente los biomateriales han llegado a ser una de las aacutereas maacutes

atractivas en la investigacioacuten cientiacutefica y tecnoloacutegica para el desarrollo de dispositivos con

aplicaciones biomeacutedicas sorprendentes tal como ocurre con los sistemas de liberacioacuten de

faacutermaco Diversos biomateriales han sido investigados como DDS incluyendo dendriacutemeros

micelas liposomas poliacutemeros y partiacuteculas magneacuteticas A este respecto Szulc y colaboradores

[64] han estudiado dendrimeros de poli(propileno imina) modificados con azuacutecar como DDS para

liberacioacuten de citarabina Mientras Song y colaboradores [65] han estudiado un sistema DDS

micelar termosensible exitosamente cargado con Doxorubicina (DOX) cuya eficiencia de carga

fue de 17 Por otra parte Vahed y colaboradores [66] han estudiado un sistema DDS basado en

liposomas enfocaacutendose en estrategias de quimioterapia combinada para la co-liberacioacuten de dos

faacutermacos quimioterapeacuteuticos un agente quimioterapeacuteutico con metales anticanceriacutegenos y un

agente quimioterapeacuteutico con agentes geacutenicos Duggan y colaboradores [67] han estudiados

poliacutemeros tiolados como DDS mucoadhesivos

Actualmente los sistemas nanoestructurados de partiacuteculas magneacuteticas han ganado atencioacuten

considerable como DDS debido a su biocompatibilidad faacutecil modificacioacuten superficial y sus

propiedades fiacutesicas quiacutemicas y magneacuteticas uacutenicas Oka y colaboradores [68] estudiaron un

compoacutesito nuacutecleo-coraza para liberacioacuten localizada de faacutermaco El compoacutesito estaacute estructurado

por un nuacutecleo de poliacutemero biodegradable y una coraza de nanopartiacuteculas de oacutexido de hierro

preparado a partir de una emulsioacuten Pickering Ademaacutes estudiaron la capacidad de carga del

sistema nuacutecleo-coraza cargando partiacuteculas de pireno cuya presencia fue confirmada mediante un

anaacutelisis de fluorescencia despueacutes de ser expuestas a rayos UV Ademaacutes la caracterizacioacuten

morfoloacutegica del sistema nuacutecleo-coraza fue estudiada por SEM y TEM Las propiedades

cristalograacuteficas se estudiaron mediante XRD Finalmente se estudiaron sus propiedades

magneacuteticas usando un sistema de medicioacuten de propiedades fiacutesicas (Quantum Desing)

Por otra parte Chandra y colaboradores [69] estudiaron un compoacutesito dendrimero-

nanopartiacuteculas magneacuteticas como un vehiacuteculo de liberacioacuten enzimaacutetica de faacutermaco sensible a

estiacutemulos simples El sistema fue caracterizado por diferentes teacutecnicas microestructurales y

espectroscoacutepicas Ellos obtuvieron partiacuteculas mesoporosas con propiedades superparamagneacuteticas

Ademaacutes exploraron su uso en la liberacioacuten de DOX alcanzando una alta eficiencia (superior a

95) con velocidades de liberacioacuten controlada bajo pH y temperatura sostenida La interaccioacuten

quiacutemica entre la DOX y las nanopartiacuteculas fue confirmada por un cambio en el potencial zeta y

una disminucioacuten en la intensidad de fluorescencia Otros estudios sobre DDS basados en

nanopartiacuteculas magneacuteticas pueden ser encontrados en la literatura [70-74]

Los sistemas DDS pueden ser disentildeados con gran variedad de diferentes morfologiacuteas las cuales

han sido reportadas en la literatura [75] Estas morfologiacuteas incluyen partiacuteculas esfeacutericas

completamente densas partiacuteculas rugosas partiacuteculas huecas partiacuteculas tipo dona y partiacuteculas

porosas Estas uacuteltimas muestran caracteriacutesticas notables sobre todo aquellas partiacuteculas con una

jerarquiacutea macro-mesoporosa ya que exhiben alta aacuterea superficial baja densidad y buena

estabilidad fisicoquiacutemica Ademaacutes dichos materiales pueden incrementar considerablemente la

capacidad de carga de un faacutermaco debido a que proporcionan una interconectividad que mejora

la difusioacuten o flujo de fluidos a la vez que aumentan considerablemente el aacuterea superficial

especiacutefica Por lo tanto estos sistemas aumentan la capacidad para que las moleacuteculas puedan ser

adsorbidas

Muchos estudios sobre sistemas nanoestructurados (macromeso)porosos han sido reportados en

la literatura Por ejemplo Liu y colaboradores [76] estudiaron materiales magneacuteticos

macroporosos siliacuteceos ordenados tridimensionalmente los cuales fueron fabricados por la

combinacioacuten de una co-sedimentacioacuten simple de un sistema coloidal binario de esferas de

PMMA y partiacuteculas de magnetita y la infiltracioacuten de precursores de silicio A partir de la

caracterizacioacuten por SEM y TEM establecen que los materiales macroporosos presentan una

estructura de empaquetamiento cubico centrado en las caras (fcc) con macroporos del orden de

200 nm Ademaacutes la caracterizacioacuten magneacutetica mostroacute que los materiales poseen una alta

magnetizacioacuten (192 emug) y comportamiento superparamagneacutetico

Por otra parte Santamariacutea y colaboradores [77] sintetizaron un sistema estructurado meso-

macroporoso de siacutelice para liberacioacuten controlada de ibuprofeno (IBU) El sistema fue sintetizado

usando una emulsioacuten WO usando decano como fase dispersa Los materiales obtenidos fueron

caracterizados por TEM SEM dispersioacuten de difraccioacuten de rayos x a bajo aacutengulo (SAXS) e

isotermas de adsorcioacuten-desorcioacuten de N2 Los resultados obtenidos mostraron que la carga del IBU

incrementa a medida que la presencia de macroporos en el material incrementa Esto uacuteltimo lo

atribuyen suponiendo que los macroporos permiten que el faacutermaco acceda a los poros internos

Pero establecen que cuando uacutenicamente mesoporos estuvieron en el material el IBU fue

probablemente adsorbido uacutenicamente sobre los mesoporos uacutenicamente cercanos a la superficie

Maacutes aun sentildealan que mientras maacutes cantidad de macroporos estaacuten presentes en el material maacutes

bajo fue el comportamiento de liberacioacuten del IBU debido a que el ibuprofeno adsorbido en los

poros internos tiene que difundirse a lo largo de los canales macroporos hasta la superficie del

material

Una amplia gama de meacutetodos han sido estudiados para la siacutentesis de sistemas magneacuteticos

nanoestructurados siendo los meacutetodos quiacutemicos los mayormente usados entre estos meacutetodos la

teacutecnica sol-gel sobresale debido a ventajas tales como el uso temperaturas de procesamiento

relativamente bajas comparadas con los meacutetodos tradicionales la facilidad sencillez y

versatilidad del meacutetodo el control sobre el tamantildeo y morfologiacutea del material y la obtencioacuten de

materiales relativamente puros Por ejemplo Anjaneyulu y Vijayalakshmi [82] fabricaron un

compoacutesito [HAP (Ca)10(PO4)6(OH)2] magnetita (Fe3O4) derivado del meacutetodo sol-gel sobre una

aleacioacuten Ti-6Al-4V El compoacutesito fue caracterizado por XRD SEM-EDAX y mediciones de

aacutengulo de contacto Ademaacutes realizaron un estudio de bioactividad in vitro el cual conformo que

el Ti-6Al-4V revestido por el compoacutesito fue altamente bioactivo e indujo la formacioacuten de apatita

en la presencia de las nanopartiacuteculas de Fe3O4 Por lo tanto su estudio sugiere que los implantes

recubiertos con HAPFe3O4 pueden ser usados para aplicaciones biomeacutedicas Ademaacutes una

revisioacuten detallada sobre materiales para aplicaciones biomeacutedicas sintetizados por el meacutetodo sol-

gel es proporcionada por G J Owens y colaboradores [83] en la revista Progress in Materials

Science publicada en 2016 Los materiales sintetizados por este meacutetodo incluyen los materiales a

base de siacutelice materiales a base de fosfatos materiales a base de metales (FendashO TindashO ZnndashO

etc) y materiales hiacutebridos orgaacutenicos-inorgaacutenicos

El aumento en el nuacutemero de artiacuteculos publicados en una gran variedad de revistas cientiacuteficas

dirigidas al disentildeo siacutentesis e ingenieriacutea de una amplia gama de materiales con diversas

formulaciones por ejemplo los liposomas dendriacutemeros micelas partiacuteculas polimeacutericas y

materiales magneacuteticos nanoestructurados revela que el aacuterea biomeacutedica ha llegado a ser un aacuterea

de gran intereacutes debido al potencial de estos materiales para ser usados en una gran variedad de

aplicaciones tal como agentes de contraste para MRI tratamiento de caacutencer mediante

hipertermia y como DDS

Dentro de los materiales maacutes prominentes para este tipo de aplicaciones se encuentran los

materiales magneacuteticos a base de oacutexido de hierro dentro de los cuales podemos incluir a los

sistemas nanoestructurados de hexaferrita de bario (BaFe12O19) disentildeados y sintetizados en el

presente trabajo de investigacioacuten La relevancia de estos materiales se basa en su

biocompatibilidad aprobados por la Federal Drug Administration (FDA) para su uso biomeacutedico

Una ventaja de los materiales porosos en especial aquellos materiales con una jerarquiacutea macro-

mesoporosa tal es el caso de los sistemas de BaFe12O19 sintetizados aquiacute es la presencia de una

arquitectura que exhiba alta aacuterea superficial baja densidad y buena estabilidad fisicoquiacutemica lo

cual reflejariacutea un incremento considerable en la capacidad de carga de moleacuteculas con actividad

bioloacutegica usadas como faacutermaco modelo ya sea de naturaleza hidrofoacutebica o hidrofiacutelica Ademaacutes

mediante la aplicacioacuten de un campo magneacutetico externo las propiedades magneacuteticas pueden ser

aprovechadas para dirigir y focalizar el faacutermaco a un sitio especiacutefico de accioacuten logrando un perfil

de liberacioacuten controlado Por lo tanto la concentracioacuten y nuacutemero de dosificaciones del faacutermaco

se reduciriacutea lo cual se veriacutea reflejado en la disminucioacuten de efectos secundarios no deseados en el

tratamiento de enfermedades tales como el caacutencer

CAPIacuteTULO 3

DESARROLLO EXPERIMENTAL

CAPIacuteTULO 3 DESARROLLO EXPERIMENTAL

En el presente capiacutetulo se describe el procedimiento experimental llevado a cabo durante el

trabajo de investigacioacuten La Fig 32 muestra las tres etapas principales que constituyen el

procedimiento experimental para el estudio de los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 I)

Disentildeo (Fig 31) y Siacutentesis II) Caracterizacioacuten y III) Pruebas bioloacutegicas La Tabla 3I muestra

los factores a evaluar en el disentildeo experimental fraccionario 2f

31 MATERIALES INICIALES

Se usaron productos comerciales grado reactivo sin purificacioacuten alguna Los reactivos usados

para la siacutentesis de la hexaferrita de bario fueron marca Sigma-Aldrich Nitrato de hierro (III)

nonahidratado Fe(NO3)39H2O carbonato de bario BaCO3 e hidroacutexido de amonio El surfactante

utilizado fue el Tween 20 (Merck) El surfactante hidrofiacutelico no-ioacutenico Tween 20 (C58H114O26) es

un eacutester de polioxietileno sorbitan (con un peso molecular calculado de 1225 Daltones asumiendo

20 unidades de oacutexido de etileno 1 sornitol y un aacutecido laacuteurico como aacutecido graso primario

Microesferas de poliestireno (PS) monodispersas sintetizadas en el laboratorio fueron usadas

como agente poroacutegeno o agente formador de poro

La primera etapa establece el disentildeo y siacutentesis de agregados esfeacutericos nanoestructurados de

hexaferrita de bario de tamantildeo micromeacutetrico con jerarquiacutea macro-mesoporosa (de aquiacute en

adelante llamados simplemente agregados de BaFe12O19) En esta etapa un disentildeo factorial 2f fue

usado para disentildear y evaluar los efectos de la temperatura (T) presioacuten (P) y concentracioacuten de

agente poroacutegeno ( en peso) en el meacutetodo de siacutentesis sol-gel acoplado a secado por aspersioacuten La

siacutentesis sol-gel se inicioacute con el uso de nitrato de hierro (III) nonahidratado Fe(NO)3 y carbonato

de bario BaCO3 como sales precursoras las cuales son disueltas en agua desionizada A su vez

Tween 20 se usoacute como surfactante para permitir la creacioacuten de la estructura mesoporosa

La mezcla de sales precursoras + Tween 20 se agitoacute por 30 min mediante agitacioacuten magneacutetica

modificando el pH a 8 usando NH4OH A continuacioacuten se agregoacute una suspensioacuten acuosa de

esferas de poliestireno (PS) usada como agente poroacutegeno con una concentracioacuten de 30 o 50

de acuerdo al disentildeo factorial 2f La suspensioacuten resultante se sometioacute al proceso de secado por

aspersioacuten donde se evaluaron los paraacutemetros de temperatura (T degC) y presioacuten (P Kgcm2) de

acuerdo a los valores del disentildeo factorial 2f Como resultado se obtuvo un compoacutesito

ceraacutemicopoliacutemero el cual fue sometido a un tratamiento teacutermico a temperaturas de 700 degC hasta

1000 degC para obtener el material macro-mesoporoso con estructura y morfologiacutea deseada

La segunda etapa se enfoca en la caracterizacioacuten Esta etapa del proceso aborda las teacutecnicas de

caracterizacioacuten estructural morfoloacutegica fiacutesica quiacutemica y magneacutetica de los agregados de

BaFe12O19 Difraccioacuten de rayos X (XRD) fue usada para determinar la estructura y cristalinidad

de los agregados de BaFe12O19 Microscopiacutea electroacutenica de barrido (SEM) fue usada para

determinar la morfologiacutea y tamantildeo de los agregados de BaFe12O19 ademaacutes de caracterizarlos

quiacutemicamente mediante anaacutelisis EDS y mapeo quiacutemico Microscopiacutea electroacutenica de transmisioacuten

(TEM) fue usada para determinar la morfologiacutea y estructura de los agregados de BaFe12O19

usando las modalidades de campo claro (BF) campo oscuro (DF) alta resolucioacuten (HRTEM)

barrido-transmisioacuten (STEM) en su modalidad de campo oscuro anular (STEM-ADF) y difraccioacuten

electroacutenica de aacuterea selecta (SAEDP) Determinacioacuten de aacuterea superficial especiacutefica BET mediante

adsorcioacutendesorcioacuten de N2 Espectroscopiacutea infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)

Potencial zeta ζ El Magnetoacutemetro de muestra vibrante (VSM) fue usada para determinacioacuten de

las propiedades magneacuteticas (saturacioacuten magneacutetica Ms remanencia magneacutetica Mr y coercitividad

Hc) La tercera etapa evaluacutea las pruebas bioloacutegicas Los agregados de BaFe12O19 se evaluaron

como DDS al probar su capacidad de carga usando el peacuteptido DS como faacutermaco modelo El

peacuteptido DS se sintetizoacute a partir de los plaacutesmidos pF1A T7 Flexireg pFN21K y pFN18K

empleando la cepa T7 de Escherichia coli A su vez isopropil-β-D-1-tiogalactopiranoacutediso

(IPTG) se usoacute para inducir la produccioacuten del peacuteptido

Figura 31 Disentildeo experimental fraccionario 2f Las variables de entrada son la presioacuten (P) Temperatura (T) y

porcentaje de agente poroacutegeno (PS) Las variables de respuesta son la morfologiacutea y tamantildeo de agregado aacuterea

superficial BET volumen de mesoporo y tamantildeo de macroporo

Tabla 3I Factores a evaluar en el disentildeo experimental A) Presioacuten (P) B) Temperatura (T) y C) Concentracioacuten de

poliestireno usado como agente poroacutegeno (PS) Cada uno de los paraacutemetros presenta un nivel bajo (-) y un nivel

alto (+)

Factor Paraacutemetro Nivel

Bajo (-) Alto (+)

A P (Kgcm2) 15 2

B T (degC) 180 200

C PS 30 50

Los disentildeos factoriales se usan ampliamente en experimentos que incluyen varios factores

cuando es necesario estudiar el efecto conjunto de los factores sobre una respuesta El disentildeo 2f

es de particular importancia ya que proporciona el menor nuacutemero de corridas con las que pueden

estudiarse f factores en un disentildeo factorial completo

El resultado total del disentildeo factorial 2f es representado en la Tabla 3II El nivel alto para cada

factor estaacute representado por el siacutembolo maacutes (+) mientras el siacutembolo menos (-) representa el nivel

bajo Los resultados del disentildeo factorial de dos factores pueden ampliarse en el caso general en

que hay a niveles del factor A b niveles del factor B y c niveles del factor C dispuestos en un

experimento factorial En general habraacute abchellipn observaciones totales si se hacen n reacuteplicas del

experimento completo Es necesario un miacutenimo de dos replicas (n ge 2) para determinar una suma

de cuadrados debida al error si todas las interacciones posibles estaacuten incluidas en el modelo

Cuando todos los factores del experimento son fijos es sencillo formular y probar hipoacutetesis

acerca de los efectos principales y las interacciones

Tabla 3II Matriz del disentildeo experimental

A B AB C AC BC ABC

(1) - - + - + + -

a + - - - - + +

b - + - - - - +

ab + + + - - - -

c - - + + - - +

ac + - - + + - -

bc - + - + + + -

abc + + + + + + +

Figura 32 Diagrama de flujo que muestra las etapas principales en el desarrollo experimental en la siacutentesis de

agregados nanoestructurados de BaFe12O19 i) Disentildeo y Siacutentesis ii) Caracterizacioacuten y iii) pruebas bioloacutegicas

32 DISENtildeO EXPERIMENTAL FRACCIONARIO 2f

El disentildeo del sistema de los agregados esfeacutericos nanoestructurados macroporosos de BaFe12O19

fue llevado a cabo usando un disentildeo factorial 2f El teacutermino 2

f mide la cantidad de condiciones

experimentales siendo f el nuacutemero de factores a evaluar En este caso particular cada factor

presenta dos niveles lo cual estaacute representado por el nuacutemero 2 en el teacutermino 2f El disentildeo

permitioacute evaluar el efecto de los paraacutemetros del secado por aspersioacuten tales como la presioacuten del

aire (P Kgcm2) y la temperatura de entrada (T degC) Asiacute tambieacuten como la concentracioacuten del

poroacutegeno () en el tamantildeo y volumen de los aglomerados esfeacutericos obtenidos en el proceso de

secado por aspersioacuten

33 SIacuteNTESIS DE AGREGADOS DE BaFe12O19

Las esferas de BaFe12O19 fueron sintetizadas por el meacutetodo sol-gel asistido por surfactantes y

agentes poroacutegenos Durante la siacutentesis dos suspensiones fueron preparadas la primera

compuesta por las sales de Fe(NO3)39H2O y BaCO3 las cuales fueron disueltas en agua

desionizada y agitadas magneacuteticamente con una relacioacuten molar estequiometria la segunda

formada por el surfactante Tween 20 en solucioacuten acuosa Ambas suspensiones fueron mezcladas

con agitacioacuten magneacutetica constante Durante el proceso de reaccioacuten el pH de la suspensioacuten fue

ajustado a 80 usando NH4OH Una tercera suspensioacuten compuesta por esferas de poliestireno

dispersas en agua desionizada fue adicionada a la mezcla con agitacioacuten magneacutetica constante por 1

h variando la concentracioacuten de acuerdo al disentildeo experimental

La mezcla coloidal resultante fue alimentada a una caacutemara de secado tubular de un equipo Mini

Spray Dryer (Yamato ADL31) a traveacutes de un flujo concurrente de aire caliente como gas

acarreador El proceso de secado fue iniciado por la generacioacuten de pequentildeas gotas a partir de la

suspensioacuten coloidal seguida por la atomizacioacuten del liacutequido a una temperatura y presioacuten variando

de acuerdo al disentildeo experimental resultando en la produccioacuten de polvos (xerogeles) compuestos

de partiacuteculas soacutelidas Finalmente el polvo fue recolectado mediante un cicloacuten y sometido a un

tratamiento teacutermico para la eliminacioacuten total de los agentes orgaacutenicos surfactante y el agente

poroacutegeno la eliminacioacuten total de agua estructural la formacioacuten de oacutexidos y la cristalizacioacuten de

los mismos Cuatro diferentes temperaturas de tratamiento isoteacutermico fueron evaluadas 700 800

900 y 1000 degC a una velocidad de calentamiento de 3 degCmin por 2 h con el objeto de seguir la

cristalizacioacuten y la formacioacuten de las fases de hexaferrita de bario asiacute como la evaluacioacuten de la

microestructura y de las propiedades magneacuteticas en funcioacuten de la temperatura de tratamiento

teacutermico

34 CARACTERIZACIOacuteN

341 Difraccioacuten de rayos X

Las fases y estructuras cristalinas de la BaFe12O19 fueron analizadas por difraccioacuten de rayos x en

un difractoacutemetro Bruker modelo D8 Advance usando radiacioacuten Cu Kα (45 KV 30 mA) Las

muestras analizadas fueron escaneadas en un rango 2θ a partir de 20 a 80 deg y una amplitud de

paso constante de 002deg

342 Microscopiacutea electroacutenica de barrido

La caracterizacioacuten estructural y morfoloacutegica de la BaFe12O19 fue llevada a cabo en un

microscopio electroacutenico de barrido (SEM) de emisioacuten de campo JEOL JSM-7600F asiacute como su

caracterizacioacuten quiacutemica usando la teacutecnica de espectroscopiacutea de divisioacuten de energiacutea de los rayos

caracteriacutesticos (EDS) El tamantildeo de los agregados de BaFe12O19 fue determinado a partir de

imaacutegenes de SEM mediante la medicioacuten y anaacutelisis estadiacutestico de los datos usando el programa

Lince linear intercept (Verfuumlgbare Software)

343 Microscopiacutea electroacutenica de transmisioacuten

El microscopio electroacutenico de transmisioacuten (TEM) de emisioacuten de campo FEG Phillips Tecnai F20

fue usado para la obtencioacuten y estudio de la cristalinidad de las esferas de BaFe12O19 usando las

teacutecnicas de difraccioacuten de aacuterea selecta (SAEDP) alta resolucioacuten (HRTEM) y microscopia

electroacutenica de barrido-transmisioacuten (STEM) en su modalidad de campo oscuro anular (STEM-

ADF) Para su observacioacuten por TEM 10 mg del polvo obtenido despueacutes del secado por

aspersioacuten y calcinado a 700 degC se dispersoacute en 10 mL de etanol (Sigma-Aldrich) en un tubo para

micro-centrifuga de 15 ml (Eppendorf) Despueacutes la solucioacuten se dispersoacute usando un equipo

limpiador de vibracioacuten ultrasoacutenica Branson 1510 (42 KHz a 70 W) por 30 min Con ayuda de un

capilar una gota de la suspensioacuten homogeacutenea se depositoacute sobre una rejilla de cobre de 300 mesh

previamente recubierta con colodioacuten y una peliacutecula delgada de carboacuten La rejilla se secoacute a

temperatura ambiente por toda la noche El anaacutelisis y procesamiento computacional de las

imaacutegenes de TEM asiacute como la obtencioacuten de su transformada raacutepida de Fourier (FFT) se

analizaron con el software Digital Micrograph de la compantildeiacutea Gatan Tomando en cuenta las

posiciones xyz reportadas para la BaFe12O19 con grupo espacial P3mmc [47] se simularon

computacionalmente las imaacutegenes de HRTEM Para esto se crecioacute la celda a una supercelda de

4x4x4 celdas con el programa Diamond Crystal and Molecular Visualization [48] y se simularon

las imaacutegenes de TEM en el programa Simulatem [49] Las condiciones para la simulacioacuten fueron

200 Kv Cs de 12 mm y foco de Scherzer -5485 nm

344 Isotermas de adsorcioacutendesorcioacuten de nitroacutegeno

Las isotermas de adsorcioacutendesorcioacuten de nitroacutegeno a 77 K fueron obtenidas en un instrumento

Quantachrome Antes de su anaacutelisis las muestras (014 ndash 038 g) fueron colocadas en un tubo

bajo atmosfera de N2 y entonces degasificadas por 4 h a 100 degC Ademaacutes la distribucioacuten de

tamantildeo de mesoporo fue medida mediante la teacutecnica Barrett-Joyner-Halenda (BJH)

345 Espectroscopiacutea infrarroja

Las mediciones de espectroscopiacutea infrarroja (IR) fueron llevadas a cabo a temperatura ambiente

(46 HR) en un espectrofotoacutemetro con Transformada de Fourier Marca Bruker Modelo Tensor

27 Los espectrogramas fueron obtenidos en un rango de longitud de onda de 4000 a 400 cm-1

(tiempo de escaneo 32 scans) con una resolucioacuten de 4 cm-1

Los espectros fueron obtenidos a

partir de muestras en polvo con una correccioacuten de liacutenea base y suavizado usando el software

Tensor

346 Propiedades magneacuteticas

El anaacutelisis de las propiedades magneacuteticas de los agregados de BaFe12O19 fueron llevas a cabo

usando un magnetoacutemetro de muestra vibrante (VSM LDJ 9600) a temperatura ambiente

aplicando un campo magneacutetico constante de 5000 Oe Los valores de saturacioacuten magneacutetica (Ms)

magnetizacioacuten remanente (Mr) y coercitividad (Hc) fueron obtenidos a partir de la curva de

histeacuteresis

347 Potencial zeta ζ

Las mediciones de potencial zeta de los agregados de BaFe12O19 fueron obtenidos usando un

equipo ZetaMeter (Zetasizer Modelo Malverin 300 HSA) Se prepararon diferentes suspensiones

de polvo de BaFe12O19 (0011g) en 20 mL de agua destilada Para cada suspension el valor de pH

fue modificado a valores aacutecidos y baacutesicos desde 20 hasta 100 usando como modificadores de

pH aacutecido niacutetrico HNO3 e hidroacutexido de amonio NH4OH respectivamente

35 PRUEBAS BIOLOacuteGICAS

351 Extraccioacuten de ADN plasmiacutedico

La Fig 33 muestra el diagrama de extraccioacuten de ADN plasmidico Las etapas principales en la

extraccioacuten de ADNp incluye la preparacioacuten del lisado lavado y elucioacuten (Fig 33(a)) El plaacutesmido

recombinante presente en la cepa T7 Express Iq Competent de Escherichia coli [MiniF

laqIq(CamR)fhuA2 lacZT7 gene1 [Ion] ompT gal sulA11 R(mcr-73miniTn10mdashTets)2[dcm]

R(zgb-210Tn10mdashTets) endA1 Δ(mcrC-mrr)114IS10] fue aislado de acuerdo a las

instrucciones del Kit PureYieldTM Plasmid Miniprep System (Fig 33(b)) 30 microL de ADN + 10

microL de buffer de carga fueron cargados en un gel de agarosa al 08 para determinar la presencia

del plaacutesmido mediante electroforesis La electroforesis se llevoacute a cabo a 90 V por 30 min El gel

fue analizado en un Fotocodificador EL LOGIC 200

Figura 33 Extraccioacuten de ADN plasmiacutedico (a) Pasos generales en la extraccioacuten de ADNp y (b) procedimiento del

Kit Pure YieldTM Plasmid Miniprep System

352 Siacutentesis del peacuteptido DS

La Fig 34 muestra el diagrama general de siacutentesis del peacuteptido DS El Diagrama incluye los

pasos desde la expresioacuten del peacuteptido hasta su deteccioacuten y revelado con luminol

Figura 34 Diagrama de siacutentesis del peacuteptido DS a partir del plaacutesmido pFN21K El Diagrama incluye los pasos desde

la expresioacuten del peacuteptido hasta su deteccioacuten y revelado con luminol en un anaacutelisis tipo Western

a Siacutentesis a partir del plaacutesmido pF1A T7 Flexireg

Un pre-inoacuteculo de E coli fue preparado tomando una asada de la cepa T7 modificada para

sintetizar el peacuteptido pF1A T7 Flexi la cual se inoculo en 30 mL del medio de cultivo Luria-

Bertani (LB) El cultivo fue incubado a 37 degC por 18 h en agitacioacuten a 150 rpm La induccioacuten se

llevoacute a cabo distribuyendo 200 microL de pre-inoacuteculo + 20 microL de ampicilina (100 microgmL) en 20 mL

de LB El medio de cultivo fue incubado hasta alcanzar una densidad oacuteptica (DO) de 04 ndash 06

Los valores de DO fueron medidos en un Espectro Cary 50 Probe UV-vis spectro usando una

longitud de onda λ = 600 nm Una vez alcanzada la DO diferentes concentraciones de isopropil-

β-D-1-tiogalactopiranoacutesido (IPTG) fueron agregadas para inducir la concentracioacuten del peacuteptido

La concentracioacuten de IPTG fue calculada usando la Ecuacioacuten 1 La induccioacuten se incuboacute a 37 degC

por 3 h 10 mL de la induccioacuten fue tomado y centrifugado a 13000 rpm por 1 min el

sobrenadante fue descartado y fueron agregados al sedimento 100 microL de buffer de lisis La

muestra se hirvioacute por 10 min 50 microL de muestra fueron cargados en un gel de poliacrilamida para

determinar la expresioacuten del peacuteptido de intereacutes La muestra fue tratada con dodecil sulfato de

sodio (SDS CH3(CH2)10CH2OSO3-

Na+) La electroforesis se llevoacute a cabo a 200 V por 40 min

El fundamento de la electroforesis se basa en el movimiento de las partiacuteculas cargadas en un

campo eleacutectrico hacia un electrodo con carga opuesta El anioacuten del SDS se une con fuerza a las

proteiacutenas por adsorcioacuten no especiacutefica cuanto mayor es la proteiacutena maacutes cantidad del anioacuten

adsorberaacute El SDS desnaturaliza por completo a las proteiacutenas rompiendo todas las interacciones

no covalentes Como resultado las proteiacutenas adquieren una carga negativa a consecuencia de la

adsorcioacuten del anioacuten SO3-

La movilidad de las macromoleacuteculas depende de su carga forma y

tamantildeo Sin embargo dado que todas las proteiacutenas de la muestra tienen casi la misma forma y

carga el tamantildeo de las proteiacutenas se convierte en el factor determinante para su separacioacuten

Ecuacioacuten 31

C1 = concentracioacuten de IPTG deseada

V1 = volumen del medio LB

C2 = concentracioacuten del stock de IPTG

V2 = volumen necesario de IPTG para alcanzar la concentracioacuten deseada

b Siacutentesis a partir del plaacutesmido pFN21K

Con el objetivo de llevar a cabo la expresioacuten y produccioacuten de proteiacutenas recombinantes ceacutelulas

derivadas de ovario de haacutemster chino Cricetulus griseus (ceacutelulas CHO) fueron transferidas con

el vector pFN21K construido especialmente para expresar el peacuteptido deseado 300 000 ceacutelulas

CHOpozo fueron sembradas en placas de seis pozos para cultivo celular en 1 mL de medio de

crecimiento completo (F-12K) e incubadas a una atmoacutesfera de 5 de CO2 y a 37 ordm C 24 horas

despueacutes las ceacutelulas CHO se transfectaron haciendo uso del kit XfetTM Transfection Reagent

siguiendo las instrucciones del fabricante y empleando 5 microg de plaacutesmido El cultivo celular

transfectado fue incubado durante 24 h en una atmosfera de 5 de CO2 y a 37 ordm C despueacutes de los

cuales el medio fue sustituido por medio celular nuevo y se incuboacute a las mismas condiciones de

CO2 y temperatura Se verificoacute la transfeccioacuten positiva de las ceacutelulas CHO y se procedioacute a la

extraccioacuten de proteiacutena total Las ceacutelulas CHO fueron lavadas dos veces con PBS frio esteacuteril a

continuacioacuten fueron antildeadidos a cada pozo 80 microL de buffer de lisis con una concentracioacuten final de

2X El complejo lisado fue recuperado en tubos de 15 mL y la proteiacutena se centrifugoacute a 14000

rpm a 4 ordmC por 20 min El sobrenadante fue recuperado Un anaacutelisis tipo Western blot fue

utilizado para verificar la expresioacuten del peacuteptido con ayuda de anticuerpos monoclonales El

primer paso de este anaacutelisis consistioacute en la separacioacuten de macromoleacuteculas proteicas mediante

geles de poliacrilamida al 10 Posteriormente las proteiacutenas se transfieren a una matriz de

nitrocelulosa la cual fue bloqueada con una solucioacuten de caseiacutena al 1 en amortiguador salino de

Tween20 al 01 Tris 100 mM pH 75 NaCl 09 (TTBS) Posteriormente se llevoacute a cabo una

serie de lavados utilizando solucioacuten amortiguadora de fosfatos (PBS) KHPO4 106 mM NaCl

15517 mM y NaPO4 297 mM pH 74 La deteccioacuten del peacuteptido deseado se realizoacute adicionando

como anticuerpo primario anti-HaloTagreg y como anticuerpo secundario anti-gallina acoplado a

la enzima peroxidasa de raacutebano (HRP) El revelado en una placa fotograacutefica para la deteccioacuten del

peacuteptido se llevoacute a cabo mediante la adicioacuten de luminol

353 Cargaliberacioacuten del peacuteptido

a Carga BaFe12O19-pF1AT7 Flexireg

10 mg de polvo de BaFe12O19 fueron puestos en contacto con 40 mL del peacuteptido DS producido a

partir del plaacutesmido pF1A T7 Flexireg mediante agitacioacuten lenta a temperatura ambiente durante 2 h

Los polvos de BaFe12O19 fueron recuperados del peacuteptido tomando 50 microL de la suspensioacuten a los

cuales se les agrego 50 microL de agua desionizada + 50 microL de buffer de lisis La mezcla se llevoacute a

ebullicioacuten por 10 min para su posterior carga en un gel de poliacrilamida para realizar un anaacutelisis

tipo Western

b Carga BaFe12O19-pFN21K

10 mg de polvo de BaFe12O19 fueron puestos en contacto con 40 mL de una solucioacuten acuosa del

peacuteptido DS-HaloTag mediante agitacioacuten lenta a temperatura ambiente Una aliacutecuota de la

solucioacuten fue tomada a tiempos predeterminados para medir la DO600 La disminucioacuten de DO

indica que el peacuteptido DS-HaloTag se ha absorbido en los sistemas nanoestructurados de

BaFe12O19

354 Liberacioacuten del peacuteptido DS de los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19

Los polvos de BaFe12O19 fueron recuperados de la solucioacuten acuosa que conteniacutea el peacuteptido DS-

HaloTag A continuacioacuten fueron colocados en medio F12K e incubados a una atmoacutesfera de 5

de CO2 a 37 ordmC Para verificar la liberacioacuten del peacuteptido Halo-DS a tiempos predeterminados una

aliacutecuota del medio fue tomada y medida la DO600

CAPIacuteTULO 4

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

CAPIacuteTULO 4 RESULTADOS Y DISCUSION

En este capiacutetulo se presentan los resultados obtenidos en el disentildeo y siacutentesis de los sistemas

nanoestructurados de BaFe12O19 fabricados a partir de un disentildeo experimental factorial 2f y

sintetizados a traveacutes del meacutetodo sol-gel y secado por aspersioacuten A partir de los resultados

obtenidos en la caracterizacioacuten estructural morfoloacutegica fisicoquiacutemica y magneacutetica de los

sistemas de BaFe12O19 asiacute como las pruebas bioloacutegicas que incluyen el estudio de carga y

liberacioacuten del peacuteptido DS utilizado como faacutermaco modelo se discute la capacidad de estos

sistemas para ser usados como sistemas de liberacioacuten de faacutermaco

41 DISENtildeO FACTORIAL 2f

La Tabla 4I muestra el total de 8 experimentos llevados a cabo cuando se realizoacute el disentildeo

experimental 2f asiacute como los valores obtenidos para el diaacutemetro promedio de agregado de

BaFe12O19 aacuterea superficial especiacutefica BET volumen de mesoporo y diaacutemetro promedio de

macroporo de los agregados de BaFe12O19el volumen de poro y el tamantildeo de aglomerado

promedio para todos los experimentos Se observa un efecto sobre el volumen de poro y el

tamantildeo de los agregados nanoestructurados macroporosos de BaFe12O19 Los diaacutemetros promedio

de los agregados esfeacutericos obtenidos despueacutes del proceso de secado por aspersioacuten y calcinados a

700 degC variaron de 150 a 173 microm Las partiacuteculas nanoestructuradas superparamagneacuteticas de

oacutexido de hierro desde 29 nm hasta 35 microm han sido sintetizadas por varios autores La mayoriacutea

de las aplicaciones son dependientes del tamantildeo En este trabajo se ha elegido sintetizar

agregados esfeacutericos macroporosos de tamantildeo micromeacutetrico con la finalidad de aumentar la carga

uacutetil en los sistemas de liberacioacuten de faacutermacos asegurando tambieacuten con ello la estabilidad de los

agregados durante el transporte en el torrente sanguiacuteneo Ademaacutes se ha tomado en cuenta que el

tamantildeo maacutes grande de agregado obtenido aquiacute sea capaz de ser inyectado auacuten en los capilares

(los cuales miden alrededor de 5 a 10 microacutemetros de diaacutemetro)

Un anaacutelisis estadiacutestico de variancia (ANOVA) fue llevado a cabo para establecer que los factores

A B y C correspondientes a la presioacuten (P) temperatura (T) y PS respectivamente asiacute como

sus interacciones AB AC BC y ABC afectan la morfologiacutea y el tamantildeo del agregado Para este

tipo de modelo la estadiacutestica de prueba (F0) para cada efecto principal e interaccioacuten pueden

construirse dividiendo el cuadrado medio (MS) correspondiente del efecto o interaccioacuten por el

cuadrado medio del error Mientras que el estadiacutestico de referencia (FT) es obtenido a partir de la

literatura El nuacutemero de grados de libertad (GL) de cualquier efecto principal es el nuacutemero de

niveles del factor menos uno y el nuacutemero de GL de una interaccioacuten es el producto del nuacutemero de

GL asociados con los componentes individuales de la interaccioacuten Cuando F0 gt FT los efectos

individuales o sus interacciones muestran un efecto significativo en las variables de respuesta

De acuerdo al anaacutelisis ANOVA en la Tabla 4II el cual analiza el diaacutemetro de agregado

promedio el uacutenico factor que tienen un efecto significativo sobre el tamantildeo del agregado es la

presioacuten de aire del aspersor Mientras que un efecto miacutenimo puede estar dado por la temperatura

o por la combinacioacuten de los factores presioacuten-temperatura y temperatura-poroacutegeno

De la misma manera un anaacutelisis ANOVA en la Tabla 4II donde se muestra el anaacutelisis de aacuterea

superficial especiacutefica BET de los agregados nanoestructurados muestra que los factores que

tienen un efecto significativo sobre BET estaacuten dados por la concentracioacuten del template por siacute

sola ademaacutes de la interaccioacuten entre los factores presioacuten-template y temperatura-template

Ademaacutes un anaacutelisis ANOVA fue llevado a cabo para analizar el volumen de mesoporos de los

agregados nanoestructurados obtenidos La Tabla 4II muestra que los efectos que tienen un

efecto significativo sobre el volumen de mesoporos son la presioacuten por siacute sola y la interaccioacuten de

los factores presioacuten-template y temperatura-template

Finalmente un anaacutelisis ANOVA fue llevado a cabo para analizar el diaacutemetro de macroporo La

Tabla 4II muestra que ninguacuten factor tiene un efecto significativo sobre el tamantildeo de macroporo

Pudiera ser considerado que los factores que tienen un miacutenimo efecto sobre el tamantildeo de

macroporo son la temperatura por si sola y las interacciones de los factores presioacuten-temperatura

y temperatura-poroacutegeno Se concluye que el tamantildeo de macroporo es determinado

principalmente por el tamantildeo del PS En este trabajo las esferas del agente poroacutegeno de PS

usadas fueron de 200 nm de diaacutemetro promedio

Tabla 4I Variables de respuesta (oslashagregado SBET Vmesoporo oslashmacroporo) del disentildeo experimental fraccionario 2f como

resultado del efecto de los factores P T y PS

1No Exp

2Factor

3oslashagregado

5Vmesoporo

6oslashmacroporo

P T PS

1 - - - 169 2705 00743 1946

2 - + - 173 2456 00639 2340

3 + - - 171 3420 01686 2362

4 + + - 158 2199 00238 2213

5 - - + 150 2031 00463 2206

6 - + + 164 2064 00085 2435

7 + - + 172 1481 01015 2085

8 - - + 173 1116 00143 1971

1 = Nuacutemero de experimento 2 = Los factores de presioacuten (P Kgcm2) temperatura (T degC) y porcentaje en peso del

poliestireno (PS) usado como agente poroacutegeno muestran dos niveles nivel bajo (-) y nivel alto (+)

correspondientes a 15 Kgcm2 y 20 Kgcm

2 180 degC y 200 degC y 30 y 50 respectivamente 3 oslashagregado (microm) =

diaacutemetro promedio de agregado de BaFe12O19 SBET (m2g) = aacuterea superficial especiacutefica BET Vmesoporo (cm

volumen de mesoporo oslashmacroporo (nm) = diaacutemetro promedio de macroporo de los agregados de BaFe12O19

Tabla 4II Anaacutelisis de variancia ANOVA

EFECTO FACTOR 1SS

oslashagregado

A 049 1 00150 574

B 039 1 00095 363

AB -035 1 00076 293

C -005 1 00001 005

AC 015 1 00014 053

BC 031 1 00060 229

ABC 017 1 00018 069

ERROR 0041 8 00026

TOTAL 0083 15

A -2235 1 31220 2300

B -1653 1 17070 1128

AB -2529 1 39970 294

C -5501 1 18910 1393

AC -3887 1 94420 6958

BC -4235 1 11200 8260

ABC -0590 1 00021 0001

ERROR 21713 8 1357

TOTAL 70108 15

Vmesoporo

A -079 1 0063 866

B -050 1 0168 398

AB 035 1 0023 174

C 046 1 0049 298

AC -065 1 0008 581

BC -066 1 0101 602

ABC 059 1 0014 479

ERROR 0073 8 00046

TOTAL 0227 15

oslashmacroporo

A 600 1 2250 001

B -656 1 2689 234

AB -766 1 3667 319

C 176 1 1936 016

AC -384 1 9216 080

BC -754 1 35532 309

ABC 480 1 14400 125

ERROR 18372 8 11483

TOTAL 30860 15

1SS = suma de cuadrados

2GL = grados de libertad

3MS = cuadrado promedio

4F0 = valor estadiacutestico de prueba F

5FT = valor estadiacutestico de referencia

La Fig 41 presenta los espectros de XRD de las muestras obtenidas a temperaturas de

calcinacioacuten de 700 800 900 y 1000 degC La indexacioacuten de los espectros de XRD indicoacute la

coexistencia de las fases hexaferrita H = BaFe12O19 monoferrita O = BaFe2O4 y hematita F =

Fe2O3 en todas las muestras La fase H hexaferrita tiene una celda unitaria hexagonal (tarjeta

Crystallography Open Database COD 1008841) con paraacutemetros de red a = b =0589 nm y c =

2318 nm la fase monoferrita O tiene una celda unitaria ortorroacutembica (tarjeta COD 4107896) con

paraacutemetros de red a = 1899 nm b = 0538 nm c = 0844 nm y la fase hematita F tiene una celda

unitaria hexagonal (tarjeta COD 9015964) con paraacutemetros de red a = b = 0503 nm y c = 1374

nm Como puede observarse el contenido de la fase H aumenta con la temperatura y

simultaacuteneamente disminuye la fase F

Figura 41 Espectro DRX del polvo de las esferas de BaFe12O19 obtenidas despueacutes del proceso de secado por

aspersioacuten y calcinado a diferentes temperaturas Este presenta las fases H = BaFe12O19 (tarjeta Crystallography Open

Database COD 1008841) F = Fe2O3 (tarjeta COD 9015964)

La Fig 42(a) muestra una imagen de SEM representativa de los agregados esfeacutericos de

BaFe12O19 de los polvos obtenidos despueacutes del proceso de secado por aspersioacuten y antes de ser

sometido a un tratamiento teacutermico Una amplificacioacuten a 20000 X (Fig 42(b)) muestra un

agregado de BaFe12O19 en el cual pueden ser observadas las esferas de poliestireno (PS) antes de

ser eliminadas durante el tratamiento teacutermico

Figura 42 Imaacutegen SEM de (a) agregados esfeacutericos de BaFe12O19 antes de ser tratados teacutermicamente y (b) una

amplificacioacuten a 20000 X que muestra un agregado de BaFe12O19 en el cual pueden ser observadas las esferas de

poliestireno (PS) antes de ser eliminadas

La Fig 43(a) y Fig 43(c) muestra imaacutegenes de SEM representativas de los agregados de

BaFe12O19 Las imaacutegenes fueron tomadas con electrones secundarios (SE) a 5 KV Se puede

observar que los agregados porosos nanoestructurados presentan una morfologiacutea esfeacuterica Los

insertos en la Fig 43(a) y Fig 43(c) muestran una amplificacioacuten de los agregados de BaFe12O19

Noacutetese que las esferas son macroporosas y policristalinas constituidas por cristales alargados o

fibras de tamantildeo micromeacutetrico formando una estructura tipo nido La macroporosidad fue

producto de la pirolisis de las esferas de poliestireno durante el tratamiento teacutermico Sin embargo

no existe evidencia clara en los espectros de DRX (Fig 41) de crecimiento preferencial de

ninguna de las fases

Las Fig 43(b) y Fig 43(d) muestra los histogramas de distribucioacuten de tamantildeo de agregado

correspondiente a las Fig 43(a) y Fig 43(c) respectivamente Los agregados tienen un diaacutemetro

promedio de aprox 17 microm el cual como se mencionoacute anteriormente cumple con el requisito de

ser menor de 50 microm para poder ser introducido en una suspensioacuten inyectable Los agregados

esfeacutericos observados en las muestras son praacutecticamente del mismo tamantildeo puesto que el tamantildeo

de estos agregados es resultado del tamantildeo de la gota producida en la boquilla del equipo de

secado pero tambieacuten puede estar influenciado por la reologiacutea de la suspensioacuten alimentada La

distribucioacuten de tamantildeo de agregado fue determinada a partir de imaacutegenes SEM mediante anaacutelisis

estadiacutestico usando el software linear Lynx Los histogramas describen el comportamiento en

cuanto a tendencia central forma y dispersioacuten del conjunto de datos analizados (agregados de

BaFe12O19 N = 300)

Ademaacutes se observa una morfologiacutea esfeacuterica homogeacutenea con un tamantildeo de macroporo de aprox

200 nm de diaacutemetro con una desviacioacuten estaacutendar de 50 nm Este resultado es loacutegico si

consideramos que la suspensioacuten alimentada estaacute constituida ademaacutes del gel por las esferas de

poliestireno monomodales cuyo tamantildeo promedio es de 223 nm Por lo tanto estos materiales

caen en la clasificacioacuten de materiales macroporosos de acuerdo a la IUPAC Ademaacutes la

distribucioacuten de los mesoporos de los agregados esfeacutericos obtenidos fue determinada por la teacutecnica

BJH En promedio los mesoporos son del orden de 12 nm con una desviacioacuten estaacutendar de 2 nm

Como se mencionoacute anteriormente debido al disentildeo factorial 2f un conjunto de 8 experimentos

fue realizado Todas las muestras tienen una estructura y morfologiacutea similar por lo tanto las

imaacutegenes representativas para cada una de las concentraciones de PS 30 y 50 en peso

respectivamente son mostradas La muestra en la Fig 43(a) fue sintetizada con una temperatura

interna de 200 degC y una presioacuten de 20 Kgcm2 correspondiente a los paraacutemetros de secado por

aspersioacuten y a una concentracioacuten de esferas de poliestireno de 50 La muestra en la Fig 43(c)

fue sintetizada con una temperatura interna de 180 degC y una presioacuten de 15 Kgcm2

correspondiente a los paraacutemetros de secado por aspersioacuten y una concentracioacuten de esferas de

poliestireno de 30 La diferencia principal entre las imaacutegenes de las Fig 44(3) y Fig 44(3) es

la distribucioacuten de tamantildeo de poro

Figura 43 Imaacutegenes de SEM de los agregados de BaFe12O19 y sus correspondientes histogramas de distribucioacuten de

tamantildeo (a) Muestra con 50 de PS bajo condiciones de secado por aspersioacuten de 200 degC y 20 Kgcm2 y su

correspondiente distribucioacuten de tamantildeo de partiacutecula (b) (c) Muestra con 30 de PS bajo condiciones de secado por

aspersioacuten de 180 degC y 15 Kgcm2 y su correspondiente distribucioacuten de tamantildeo de partiacutecula (d) Las muestras fueron

calcinadas a 700 degC

Una variedad de diferentes morfologiacuteas han sido reportadas en la literatura Por ejemplo

Okuyama y cols [75] han reportado la siacutentesis de partiacuteculas esfeacutericas completamente densas

partiacuteculas esfeacutericas rugosas partiacuteculas huecas partiacuteculas tipo dona partiacuteculas porosas partiacuteculas

encapsuladas y una mezcla de partiacuteculas Chiemi y cols [51] han reportado la siacutentesis de

partiacuteculas nuacutecleo-coraza Ademaacutes otras morfologiacuteas tales como nanoalambres nanocilindros

nanotubos y nanopartiacuteculas tipo gusano han sido reportadas en la literatura En este trabajo se han

obtenido agregados nanoestructurados de BaFe12O19 con una morfologiacutea esfeacuterica Una ventaja de

las partiacuteculas esfeacutericas es su importancia praacutectica debido a sus propiedades reoloacutegicas cuando se

comparan con otras morfologiacuteas Por ejemplo cuando se encuentran en los vasos sanguiacuteneos el

flujo de los microagregados de forma esfeacuterica en el torrente sanguiacuteneo se ve mejorado

El anaacutelisis EDS (Fig 44(a)) y su respectivo mapeo quiacutemico (Fig 44(b)) realizado en el SEM

indicoacute que los agregados de BaFe12O19 estaacuten compuestos como era de esperarse por los

elementos quiacutemicos Ba Fe y O El pico de C es producido por la cinta doble cara de carbono

usada como adhesivo en soporte Este resultado demuestra que la composicioacuten de las esferas

obtenidas contiene los mismos elementos que fueron introducidos en la siacutentesis y no presentan

contaminacioacuten

Figura 44 (a) Espectro EDS de los agregados de BaFe12O19 el cual indica la presencia de los elementos Ba Fe y O

El C es producido por la cinta doble cara de carbono usada como adhesivo en soporte (b) Mapeos quiacutemicos de EDS

de los agregados de BaFe12O19 Imagen SEM en el modo de electrones secundarios Las imaacutegenes de Ba (verde) Fe

(rojo) y O (azul) indican su distribucioacuten homogeacutenea y que estos elementos son los uacutenicos presentes en las muestras

La Fig 45 presenta las imaacutegenes de STEM-ADF de los agregados de BaFe12O19 calcinadas a

700 degC Estas imaacutegenes confirman que las esferas estaacuten conformadas principalmente por cristales

alargados tipo platelets Estos cristales son tan alargados que llegan a alcanzar una longitud del

tamantildeo de la esfera Por ejemplo en la Fig 45(d) se observa una esfera de aproximadamente 921

nm de diaacutemetro y la longitud del cristal maacutes largo es de 700 nm aproximadamente El tamantildeo

promedio de las esferas fue de 17 +- 04 microm y de los cristales alargados de 2991 +- 801 nm en

longitud y 341 +- 77 nm en espesor

Figura 45 Imaacutegenes de STEM-ADF de los agregados de BaFe12O19 Las esferas estaacuten conformadas principalmente

por cristales alargados

La Fig 46 muestra imaacutegenes de STEM-ADF (Fig 46(a)) y de TEM (Fig 46(b) de una esfera

de BaFe12O19 de aproximadamente 1 microm de diaacutemetro Estas imaacutegenes permiten comparar el

contraste presentado por los cristales que conforman las esferas por estas teacutecnicas Noacutetese que la

esfera presenta un cristal alargado de aproximadamente 850 nm de largo y cuyo contraste es

mejor observado por STEM-ADF

Figura 46 Imaacutegenes de una misma esfera de BaFe12O19 en el modo (a) STEM-ADF y (b) TEM las cuales permiten

comparar el contraste de los cristales que la conforman

Es importante indicar que el uso del limpiador ultrasoacutenico permitioacute obtener las muestras

analizadas por TEM en este trabajo El limpiador produce una vibracioacuten de 42 KHz a una

potencia de 70 W y genera alternativamente ondas de alta y baja presioacuten que transmiten sonidos

de alta y baja frecuencia La baja presioacuten genera burbujas microscoacutepicas que explotan

raacutepidamente liberando asiacute la energiacutea Este proceso denominado cavitacioacuten puede llevar a la

desintegracioacuten de los materiales que conforman las esferas de BaFe12O19 El calor permite

acelerar el proceso

En la Fig 47 se presentan las imaacutegenes de TEM en el modo de campo claro (Fig 47(a) y Fig

47(c) y en el modo de campo oscuro (Fig 47(b) y Fig 47(d) del material que conforman los

agregados despueacutes de haber sido desaglomerados por el tratamiento ultrasoacutenico al que fueron

sometidas Este material fue por lo tanto estructuralmente estudiado por difraccioacuten electroacutenica

de aacuterea selecta (SAEDP) El inserto en la Fig 47(b) presenta el patroacuten SAEDP de anillos

provenientes del material presentado en la Fig 47(a) mientras que el inserto en la Fig 47(d)

presenta el patroacuten SAEDP del cristal alargado mostrado en la Figura 47(c) La indexacioacuten de

estos patrones indicoacute que todo el material corresponde a la estructura hexagonal de la BaFe12O19

con paraacutemetros de red a = b = 0589 nm y c = 2318 nm (tarjeta Crystallography Open Database

COD 1008841)

Figura 47 Imaacutegenes de TEM en campo claro (a y c) y en campo oscuro (b y d) del material que conforman las

esferas despueacutes de haber sido desbaratadas por el tratamiento ultrasoacutenico El inserto en (b) presenta el patroacuten SAEDP

proveniente del material presentado en (a) El inserto en (d) presenta el patroacuten SAEDP del cristal alargado

presentado en (c)

La Fig 48(a) y Fig 48(b) muestran imaacutegenes HRTEM de uno de los cristales alargados

individuales que conforman los agregados poros de BaFe12O19 obtenidos Ademaacutes la

coexistencia de las fases entre los cristales de BaFe12O19 y los cristales de BaFe2O4 son

mostrados en la Fig 48(c) Por otra parte la Fig 48(d) muestra la coexistencia de las fases entre

los cristales de BaFe12O19 y los cristales de Fe2O3

Figura 48 Imaacutegenes HRTEM de los cristales que conforman los agregados porosos de BaFe12O19 (a) y (b)

corresponden a cristales individuales de la fase BaFe12O19 (c) Coexistencia entre las fases BaFe12O19 y BaFe2O4 (d)

Coexistencia entre las fases BaFe12O19 y Fe2O3

Las fibras fueron tambieacuten observadas por HRTEM para analizar la estructura y el ordenamiento

que presentan los aacutetomos que conforman sus cristales La Fig 49(a) presenta la imagen de

HRTEM de uno de los cristales alargados El inserto en esta figura presenta la correspondiente

Transformada Raacutepida de Fourier (FFT) del cristal la cual indica que el eje de zona corresponde

al eje de la zona en la direccioacuten [2-110] En la Fig 49(b) se presenta la imagen digitalmente

procesada correspondiente al aacuterea del recuadro indicado en la Fig 49(a) y la cual fue obtenida

usando el filtro indicado por el inserto A parte del arreglo presentado esta imagen indica que el

eje de crecimiento de los cristales alargados es en la direccioacuten [10-10] En el estudio por HRTEM

no solo se observan cristales alargados perfectamente formados sino que una gran mayoriacutea

presenta defectos principalmente fallas de apilamiento La Fig 49(c) presenta una imagen de

HRTEM de otro de los cristales alargados en la cual se observa una gran cantidad de defectos

La imagen presentada en la Fig 49(d) corresponde a la imagen digitalmente procesada del aacuterea

indicada en el recuadro presentado en la Fig 49(c)

Figura 49 (a) Imagen de HRTEM de uno de los cristales alargados que conforman las esferas de BaFe12O19 El

inserto presenta la correspondiente FFT la cual indica que el eje de zona corresponde al eje en la direccioacuten [2-110]

(b) Imagen digitalmente procesada correspondiente al aacuterea del recuadro indicado en (a) El filtro usado para el

procesamiento es indicado en el inserto (c) Imagen de HRTEM de otro de los cristales alargados con defectos (d)

Imagen digitalmente procesada del aacuterea indicada en el recuadro en (c)

Usando los valores de las posiciones xyz reportadas para BaFe12O19 con grupo espacial P3mmc

[27] se obtuvo la celda unitaria y se simularon digitalmente las imaacutegenes de HRTEM La Fig

410 presenta la celda unitaria obtenida en las direcciones [10-10] (Fig 410(a) y [21-10] (Fig

410(b)

La estructura de BaFe12O19 se puede construir usando tres unidades baacutesicas [30-32] S R y T La

unidad S a su vez presenta dos sub-unidades S0 con una carga eleacutectrica neutra y con foacutermula

quiacutemica Me22+

O8 (donde Me representa metales divalentes tales como Mn2+

) y S2+

con carga eleacutectrica 2+ y con foacutermula quiacutemica (Fe63+

La unidad R

presenta carga eleacutectrica 2- y con foacutermula quiacutemica (Ba2+

Fe 63+

O11)2-

La unidad T presenta carga

eleacutectrica neutra y con foacutermula quiacutemica Ba22+

O 14 Estas unidades se unen para dar lugar a la

estructura de diferentes oacutexidos ferromagneacuteticos Por ejemplo al unir la unidad S2+

con la unidad

R se obtiene la secuencia de apilamiento RS la cual presenta carga eleacutectrica neutra y con

foacutermula quiacutemica BaFe12O19 Asiacute la celda unitaria de la BaFe12O19 se obtiene con la secuencia

SRSR donde dignifica una rotacioacuten de 180ordm alrededor del eje c La Fig 410 presenta las

unidades S S R y R de la celda unitaria de la BaFe12O19 observadas en las direcciones [21-10]

y [10-10] respectivamente

Vale la pena comentar que si se designa como la unidad M a BaFe12O19 y definimos a ST con

foacutermula quiacutemica Ba22+

Fe123+

O22 como la unidad Y las hexaferritas pueden representarse

como apilamientos de las unidades S M y Y [64] Por lo tanto la combinacioacuten de las unidades S

R y T da origen al apilamiento que generan las diferentes estructuras observadas en las ferritas

[6566] y es natural deducir la existencia de las estructuras tipo politipo con la misma

composicioacuten quiacutemica en estos compuestos En nuestro caso los patrones de difraccioacuten SAEDP

obtenidos en este trabajo no indican la presencia de estructuras tipo politipo ya que no se

presentaron reflexiones provenientes de suacuteper-redes

Figura 410 Celda unitaria de BaFe12O19 obtenidas usando los valores indicados en [27] y observada en la direccioacuten

[10-10] (a) y en la direccioacuten [21-10] (b) Tambieacuten se presentan las unidades S y R El plano que contiene a Ba es un

plano espejo Ba en verde Fe en amarillo y O en rojo

La Fig 411 muestra la simulacioacuten digital de las imaacutegenes de HRTEM y sus correspondientes

patrones de difraccioacuten de aacuterea selecta en la direccioacuten [0001] (Fig 411(a) en la direccioacuten [10-10]

(Fig 411(b) y en la direccioacuten [2-1-10] (Fig 411(c) En estas Figuras se presentan las posiciones

de los aacutetomos de Ba (en verde) Fe (en amarillo) y O (en rojo) dentro de la celda unitaria

hexagonal de BaFe12O19 en proyeccioacuten a lo largo de las direcciones [0001] [10-10] y [2-1-10]

respectivamente Las condiciones de simulacioacuten fueron V = 200 KV con desenfoque de Scherzer

en -5485 nm y 4x4x4 celdas Noacutetese que las liacuteneas oscuras corresponden a posiciones de los

aacutetomos de Ba con los aacutetomos de Fe Los resultados indicaron que los agregados de BaFe12O19

producidos consisten de varios pequentildeos cristales alargados platelets cuyos arreglos atoacutemicos

presentan en algunos casos un perfecto arreglo (regiones libres de defectos) pero tambieacuten se

observaron desajustes en el apilamiento (mismatches) en otros casos

Figura 411 Simulacioacuten computacional de imaacutegenes de HRTEM en las direcciones [0001] (a) [10-10] (b) y [2-1-

10] (c) Se presenta la proyeccioacuten de la celda BaFe12O19 en las direcciones indicadas la simulacioacuten de su imagen en

el desenfoque de Scherzer y su correspondiente patroacuten de difraccioacuten del aacuterea selecta simulado Las condiciones de

simulacioacuten fueron V = 200 KV desenfoque de Scherzer en -5485 nm y 4x4x4 celdas Ba en verde Fe en amarillo

y O en rojo

La Fig 412 muestra la imagen de HRTEM experimental en la direccioacuten [2-110] de uno de los

cristales alargados que conforman los agregados de BaFe12O19 junto con la imagen

computacional simulada en la misma direccioacuten En este caso la imagen de HRTEM no presenta

defectos (al menos no observables) y las franjas presentan una periodicidad de 1159 nm que

corresponden a la mitad de la periodicidad a lo largo del eje c Tambieacuten se incluye las posiciones

de la superposicioacuten de los aacutetomos de Ba con los aacutetomos de Fe

Figura 412 Imagen de HRTEM en la direccioacuten [1-100] de uno de los cristales alargados que conforman los

agregados de BaFe12O19 y la imagen computacionalmente simulada en la misma direccioacuten En este caso la imagen de

HRTEM no presenta defectos Tambieacuten se incluyen las posiciones de los aacutetomos en la celda unitaria Ba en verde Fe

en amarillo y O en rojo

La Fig 413 muestra las isotermas tiacutepicas de adsorcioacutendesorcioacuten para las muestras de BaFe12O19

calcinadas a 700 degC con concentraciones de PS de 30 y 50 respectivamente La muestra en la

Fig 413(a) fue sintetizada con una temperatura interna de 200 degC y una presioacuten de 20 Kgcm2

poliestireno de 50 La muestra en la Fig 413(b) fue sintetizada con una temperatura interna de

180 degC y una presioacuten de 15 Kgcm2 correspondiente a los paraacutemetros de secado por aspersioacuten y

una concentracioacuten de esferas de poliestireno de 30 De acuerdo a la clasificacioacuten BET las

isotermas corresponden a una isoterma tiacutepica tipo II Este tipo de isoterma se caracteriza por

raacutepido aumento inicial del volumen de gas adsorbido con el incremento en la presioacuten relativa

cambiando a un incremento lento El punto de inflexioacuten corresponde tanto a la finalizacioacuten del

recubrimiento de la mono capa y el llenado de los poros por condensacioacuten capilar El resto de la

curva corresponde a la formacioacuten de la multicapa Este tipo de isoterma es usualmente

encontrado en partiacuteculas mesoporosas El aacuterea superficial es calculada a partir de las isotermas

usando el meacutetodo BET a una presioacuten relativa por debajo de 03 A partir de la ecuacioacuten BET el

aacuterea superficial especiacutefica SBET de las partiacuteculas porosas de BaFe12O19 fue determinada SBET de

los agregados de BaFe12O19 varioacute de 1116 hasta 2705 m2g (Tabla IV) Dos tipos de poro son

observados en los agregados de BaFe12O19 mesoporos y macroporos Los mesoporos se

presentan en los espacios entre las partiacuteculas primarias y son el resultado de la pirolisis de las

micelas formadas por el surfactante Los macroporos son obtenidos como resultado de la pirolisis

del poliestireno Los insertos en la Fig 413(a) y Fig 413(b) muestran la distribucioacuten de tamantildeo

de los mesoporos obtenidos por el meacutetodo BET de adsorcioacuten de N2 El diaacutemetro promedio de

mesoporo varioacute entre 34 nm y 12 nm aproximadamente

Figura 413 Isotermas de adsorcioacutendesorcioacuten BET para (a) muestra con 50 de esferas de PS bajo condiciones de

secado por aspersioacuten de 200 degC y 20 Kgcm2 y (b) muestra con 30 de esferas de PS bajo condiciones de secado

por aspersioacuten de 180 degC y 15 Kgcm2 Las muestras fueron calcinas a 700 degC

El espectro FTIR de los agregados de BaFe12O19 calcinados a 700 degC mostrado en la Fig 414

evidencia de las bandas de vibracioacuten tiacutepicas para la BaFe12O19 estequiomeacutetrica a 132740 cm-1

140412 cm-1

las cuales son asignadas a los modos de vibracioacuten Fe-O de los sitios tetraeacutedricos y

octaeacutedricos en BaFe12O19 Las posiciones de estas bandas dependen de la estequiometriacutea de la

BaFe12O19 Las posiciones de las bandas a 35508 cm-1

54503 cm-1

61631 cm-1

69926 cm-1

87333 cm-1

corresponden a los enlacesgrupos funcionales del peacuteptido DS La interaccioacuten entre

BaFe12O19 y el poliacutemero induce un cambio en los picos caracteriacutesticos de BaFe12O19 a nuacutemero de

onda mayores como una funcioacuten de la relacioacuten surfactantepoliacutemero La presencia de nuevas

bandas en el espectro correspondiente a la BaFe12O19 en 30984 cm-1

y 87333 cm-1

indica la

adsorcioacuten del peacuteptido La regioacuten de 600 a 1000 cm-1

contiene los grupos funcionales

correspondientes a los enlaces C-C C-O y C-N Asiacute mismo la regioacuten entre 750 y 900 cm-1

incluyen grupos aromaacuteticos por lo tanto los grupos funcionales correspondientes a la

fenilalanina o al triptoacutefano pueden corresponder a los observados en el espectro IR [84]

Figura 414 Espectro Infrarrojo (IR) que muestra los enlacesgrupos funcionales a nuacutemeros de onda (cm-1

especiacuteficos correspondientes al peacuteptido DS-HaloTag libre y los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 libres y

cargados con el peacuteptido

Una manera de medir las propiedades magneacuteticas es a traveacutes de las curvas de histeacuteresis las cuales

permiten la evaluacioacuten de las propiedades macroscoacutepicas tales como la saturacioacuten magneacutetica Ms

remanencia magneacutetica Mr y coercitividad Hc Estas propiedades definen el caraacutecter magneacutetico

de los materiales sintetizados La Fig 415 muestra las curvas de histeacuteresis a diferentes

temperaturas de calcinacioacuten La Tabla 4III muestra las propiedades magneacuteticas de todas las

muestras En general Ms Mr y Hc muestran un incremento como una funcioacuten de la temperatura

de calcinacioacuten y Hc incrementa con la temperatura en todos los casos El valor maacutes bajo de Mr

se obtuvo para la muestra calcinada a 700 degC Ademaacutes hay un cambio claro en el

comportamiento magneacutetico asociado con las temperaturas del tratamiento teacutermico El cambio

tiene que estar relacionado con el porcentaje del contenido de las diferentes fases presentadas en

las muestras y tambieacuten tiene que estar relacionado al tamantildeo de los cristales que constituyen los

agregados de BaFe12O19 A partir de las curvas de histeacuteresis mostradas en la Fig 420 y basado en

los valores de coercitividad mostrados en la Tabla 4III se observa que uacutenicamente el material

obtenido a 700 degC se comporta como un material magneacutetico semi-duro mientras que para todas

las demaacutes temperaturas desde 800 a 1000 degC el material muestra un comportamiento magneacutetico

Figura 415 Curvas de histeacuteresis de los agregados de BaFe12O19 calcinados a diferentes temperaturas Los valores de

las muestras fueron tomadas a temperatura ambiente y 5000 Oe

Tabla 4III Propiedades magneacuteticas de los agregados porosos de hexaferrita de bario

Propiedades magneacuteticas

Muestra Temperatura de

calcinacioacuten (ordmC) Ms (emug) Mr (emug) Hc (Oe)

1 700 1424 379 194650

2 800 1249 592 463160

3 900 2826 152 479146

4 1000 4511 241 427750

El anaacutelisis de la composicioacuten estructural de los agregados indican que las fases monoferrita (O) y

hematita (F) estaacuten presentes Sin embargo la fase hexagonal H es la fase mayoritaria a la

temperatura de calcinacioacuten de 1000 degC Como se muestra en la Tabla 4III un cambio

significativo ocurre como una funcioacuten de la temperatura de calcinacioacuten en las propiedades

magneacuteticas de las muestras Es evidente que el cambio estaacute relacionado con la presencia de las

diferentes fases La mejor combinacioacuten de las propiedades magneacuteticas fue Ms = 4511 emug

(1000 degC) y Hc = 479148 Oe (900 degC)

Estos valores de magnetizacioacuten son cercanos a los obtenidos por Xu y cols [23] quienes

sintetizaron esferas mesoporosas huecas de BaFe12O19 usando el meacutetodo de pirolisis por

aspersioacuten obteniendo un valor de Ms = 504 emug para muestras calcinadas a 1000 degC

Gonzaacutelez-Carrentildeo y cols [25] obtuvieron un valor Ms = 500 emug para esferas huecas de

BaFe12O19 calcinadas a la misma temperatura obtenidas a partir de pirolisis por aerosol La

diferencia en los valores de magnetizacioacuten obtenidos por eacutestos autores y los valores obtenidos en

eacuteste trabajo puede ser debida principalmente a la estructura de la BaFe12O19 dado que en todos

los casos la morfologiacutea de la BaFe12O19 fue esfeacuterica sin embargo la BaFe12019 obtenida en este

trabajo presento una estructura porosa mientras que la estructura de obtenida por Xu y

Gonzaacutelez-Carrentildeo obtuvieron una estructura hueca

Por otra parte no uacutenicamente la estructura y morfologiacutea de las BaFe12O19 afecta las propiedades

magneacuteticas sino tambieacuten el meacutetodo de preparacioacuten Por ejemplo An y cols [42] sintetizaron

BaFe12O19 con una morfologiacutea esfeacuterica a traveacutes de un meacutetodo ultrasoacutenico asistido por sales En

este caso los valores de magnetizacioacuten obtenidos por los autores fue Ms = 619 emug (T = 950

degC) lo cual dista del valor obtenido en el presente trabajo de investigacioacuten

43 PROPIEDADES BIOLOacuteGICAS

La extraccioacuten de ADN plasmiacutedico se llevoacute a cabo para verificar la presencia del gen de intereacutes en

los plaacutesmidos replicados en la cepa T7 de la bacteria E coli a partir de la cual se sintetizoacute el

peacuteptido DS La Fig 416 obtenida con el Fotocodificador EL LOGIC 200 muestra la extraccioacuten

de ADN de naturaleza plasmiacutedica de la cepa T7 de E coli Se obtuvo una extraccioacuten exitosa del

plaacutesmido pF1A T7 con un rendimiento de 350 ngmL

Figura 416 Extraccioacuten de ADN plasmiacutedico La columna 1 es referida al marcador Kb Plus DNA Ladder de peso

molecular conocido (pares de bases pb) El marcador se compone de 20 bandas de ADN de alta pureza de doble

cadena que abarca 100 pb hasta 12000 pb La columna 2 representa el ADNp de la cepa NEB (New England Biolab)

T7 DS Ademaacutes puede ser observado en la columna 2 la presencia de tres bandas a) es referida al ADNp relajado

b) describe el ADNp enrollado y c) explica el ADNp suacuteper-enrrollado

432 Siacutentesis induccioacuten y expresioacuten del peacuteptido DS

La Fig 417 muestra un anaacutelisis electroforeacutetico en un gel de SDS-poliacrilamida (SDS-PAGE)

que revela la expresioacuten del peacuteptido DS En la Fig 417 la columna 1 es referida al marcador

Spectra Multicolor Broad Range Protein Ladder Las columnas 2-5 muestras los efectos de las

concentraciones del inductor IPTG 05 1 2 y 3 mM Cada una de las bandas observadas en el

gel SDS-PAGE representa una proteiacutena distinta En las columnas 2-5 se observa una banda a la

altura de aproximadamente 26 KDa lo cual indica la expresioacuten del peacuteptido DS y que estaacute de

acuerdo con los valores de la literatura Sin embargo la intensidad de la banda en la columna 4 es

maacutes intensa lo cual indica que una concentracioacuten 2 mM de IPTG tiene una mayor eficiencia en la

induccioacuten del peacuteptido DS Por otra parte un aumento en la concentracioacuten de IPTG a 3 mM inhibe

la expresioacuten del peacuteptido DS como se puede observar en la columna 5

Figura 417 Separacioacuten de proteiacutenas por electroforesis en gel SDS-PAGE

La Fig 418(a) y Fig 418(b) muestra imaacutegenes de microscopiacutea oacuteptica a diferentes

magnificaciones Las ceacutelulas CHO normalmente ancladas a la superficie tienen forma

fibroblastoide y pueden adaptarse a crecer en suspensioacuten adquiriendo entonces una forma

esfeacuterica Las ceacutelulas transfectadas son faacuteciles de detectar ya que eacutestas adquieren una coloracioacuten

azul debida a la integracioacuten de un plaacutesmido que contiene un gen reportero el cual estaacute vinculado a

una secuencia regulatoria en el cultivo celular Estos genes otorgan caracteriacutesticas que facilitan su

expresioacuten identificacioacuten y medicioacuten La expresioacuten del gen reportero puede ser observada en la

Fig 418 Las ceacutelulas CHO son tentildeidas al momento de antildeadir una moleacutecula orgaacutenica X-gal que

degrada la beta-galactosidasa presente en las ceacutelulas CHO

Figura 418 Imaacutegenes del microscopio oacuteptico en las cuales se puede observar la expresioacuten de un gen reportero

indicando las ceacutelulas CHO han sido transfectadas

La Fig 419 muestra un anaacutelisis tipo Western blot En la placa fotograacutefica se observa la proteiacutena

de intereacutes DS-HaloTag a una altura de ~61 KDa sintetizada a partir del plaacutesmido pfN21K El

volumen final en los carriles 1-3 fue de 198 microl con una concentracioacuten de proteiacutena (microgmicroL) de 29

28 y 27 respectivamente De acuerdo a la literatura el peso molecular del peacuteptido DS es ~26

KDa y el peso molecular de HaloTag es ~34 KDa Por lo que el peso de 61 KDa observado en la

placa fotograacutefica corresponde al peso molecular de la proteiacutena de fusioacuten DS-HaloTag

Figura 419 Anaacutelisis tipo Western blot La proteiacutena de intereacutes DS-HaloTag aparece a una altura de 61 ~KDa

433 Caracterizacioacuten del peacuteptido DS

La correspondiente caracterizacioacuten del peacuteptido DS es mostrada en la Tabla 4IV la cual incluye

caracteriacutesticas tales como la longitud y peso del peacuteptido punto isoeleacutectrico residuos hidrofoacutebicos

e hidrofiacutelicos residuos cargados y distribucioacuten de los aminoaacutecidos presentes (Tabla 4V y Fig

Tabla 4IV Informacioacuten de secuencia

Informacioacuten de secuencia

Secuencia Proteiacutena

Longitud 252

Organismo Dominio de unioacuten a Su(H) sin intron

Nombre DS sin introacuten marco de traduccioacuten +1

Peso 26371 KDa

Punto isoeleacutectrico 1075

Iacutendice alifaacutetico 60556

Residuos de aminoaacutecidos

Hidrofobicidad Cantidad Tipo de carga Cantidad

Hidrofoacutebico (A F G I L M P V W)1 121 Negativa (D E)

Hidrofiacutelico (C N Q S T Y)1 78 Positiva (R K)

1 = Abreviacioacuten de los aminoaacutecidos con una sola letra

Tabla 4V Tabla de distribucioacuten de aminoaacutecidos

Aminoaacutecido Cantidad Aminoaacutecido Cantidad

Alanina (A) 31 Metionina (M) 2

Cisteiacutena (C) 0 Asparagina (N) 9

Aacutecido aspaacutertico (D) 11 Prolina (P) 16

Aacutecido glutaacutemico (E) 6 Glutamina (Q) 7

Fenilalanina (F) 10 Arginina (R) 17

Glicina (G) 24 Serina (S) 35

Histidina (H) 4 Treonina (T) 24

Isoleucina (I) 9 Valina (V) 11

Lisina (K) 15 Triptofano (W) 4

Leucina (L) 14 Tirosina (Y) 3

Figura 420 Histograma de distribucioacuten de aminoaacutecidos

A nuestro mejor conocimiento el peacuteptido DS (Dominio de unioacuten a supresor de Hairless [Su(H)]

no ha sido probado como faacutermaco modelo en sistemas DDS Sin embargo cientos de peacuteptidos

derivados a partir de proteiacutenas presentes principalmente en el citosol mitocondria yo nuacutecleo han

sido identificados y probados [11] Li [13] produjo el peacuteptido LL-37 antimicrobiano en E coli el

cual exhibe diversas propiedades inmunomoduladoras tales como la habilidad de mediar la

quimiotaxis acelerar la angiogeacutenesis y promover la cicatrizacioacuten

En las uacuteltimas deacutecadas el desarrollo de terapias a partir de peacuteptidos ha llevado a un nuacutemero sin

precedentes de aprobaciones en el mercado Kaspar y cols [37] describen las direcciones futuras

en el desarrollo de terapias basadas en peacuteptidos Algunos peacuteptidos aprobados en 2012 por la FDA

son linaclotide utilizado para el tratamiento de desoacuterdenes gastrointestinales lucinactant usado

para prevenir el siacutendrome respiratorio peginesatide usado para el tratamiento de anemia entre

44 PRUEBAS DE CARGALIBERACIOacuteN

En la Fig 421 se observa como disminuyen los valores de densidad oacuteptica (DO600) en la

interaccioacuten BaFe12O19-DS-HaloTag a medida que el tiempo transcurre La disminucioacuten de DO600

indica que el peacuteptido DS-HaloTag es absorbido sobre la superficie de los sistemas

nanoestructurados de BaFe12O19 Como puede ser observado en la Figura 45 los valores de

DO600 se mantienen constante en ~ 0243 en un tiempo de 140 min lo cual indica que en este

punto los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 han alcanzado su saturacioacuten y por lo tanto no

pueden absorber maacutes cantidad de peacuteptido DS-HaloTag A partir de la graacutefica se determinoacute la

concentracioacuten de peacuteptido DS-HaloTag absorbido por los sistemas nanoestructurados de

BaFe12O19 Sabiendo que la concentracioacuten inicial (C1) del peacuteptido DS-HaloTag fue de 24 microgmicroL

y calculando la concentracioacuten remanente (C2) del peacuteptido DS-HaloTag en la salucioacuten acuosa lo

cual corresponde al momento de saturacioacuten de los sistemas nanoparticulados de BaFe12O19 (140

min) a una longitud de onda λ = 595 nm a partir de la ecuacioacuten de regresioacuten polinomial de orden

2 y = 2Endash05x2 ndash 00069x + 07866 y con un coeficiente de correlacioacuten R2 = 096021 se obtiene

una concentracioacuten C2 = 0268 microgmicroL por lo tanto la concentracioacuten absorbida de peacuteptido DS-

HaloTag por los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 corresponde a C1 - C2 = 213 microgmicroL

Asiacute el porcentaje de peacuteptido DS-HaloTag puede ser calculado a partir de la siguiente expresioacuten

Ecuacioacuten 41

Cab = absorcioacuten de DS-HaloTag sobre los sistemas de BaFe12O19

C1 = concentracioacuten inicial de DS-HaloTag

C2 = concentracioacuten remanente de DS-HaloTag en solucioacuten acuosa

Por lo tanto

Cab = 875

Figura 421 Interaccioacuten BaFe12O19-DS-HaloTag La disminucioacuten en los valores de DO a medida que el tiempo

transcurre indica la absorcioacuten del peacuteptido por los agregados de BaFe12O19

Una vez saturados los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 se tomaron 10 microL de la solucioacuten

acuosa que contiene el peacuteptido DS a los cuales se les agrego 50 microL de buffer de lisis La mezcla

se llevoacute a ebullicioacuten por 10 min para ser cargada en un gel de poliacrilamida La Fig 422

muestra una electroforesis de un gel SDS-PAGE llevada a cabo a 200 V por 40 min La Fig

428(a) muestra la interaccioacuten entre los agregados de BaFe12O19 y el plaacutesmido pFN1A T7 Flexireg

y advierte como la concentracioacuten de la proteiacutena (columna izquierda) decrece (la intensidad de las

bandas se ve disminuida) lo cual indica que el peacuteptido DS es absorbido por los agregados de

BaFe12O19

Figura 422 Anaacutelisis visual SDS-PAGE de la interaccioacuten BaFe12O19-DS-HaloTag que muestra coacutemo disminuye la

cantidad de proteiacutena libre en el medio

Adicionalmente el anaacutelisis FTIR mostrado en la Fig 414 confirma que el peacuteptido DS-HaloTag

fue absorbido por los sistemas nanoparticulados de BaFe12O19 El espectro IR mostrado en la Fig

419 exhibe los enlacesgrupos funcionales del peacuteptido DS a 35508 cm-1

54503 cm-1

69926 cm-1

y 87333 cm-1

Puede ser observado que el enlacegrupo funcional a 87333 cm-

1 aparece en los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 cargados con el peacuteptido lo que

confirma su absorcioacuten por el sistema asiacute mismo el enlacegrupo funcional que aparece a 30984

en los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 pudiera corresponder al observado en el

peacuteptido DS-HaloTag por la proximidad que eacuteste presenta Por otra parte los enlacesgrupos

funcionales a 54503 cm-1

61631 cm-1

y 69926 cm-1

que no aparecen en los sistemas

nanoestructurados de BaFe12O19 cargados con el peacuteptido pudieran corresponder a la parte de la

proteiacutena de bajo peso molecular lo cual puede estar de acuerdo con los resultados mostrados en

la Figura puesto que el gel de poliacrilamida (10) revela que en la interaccioacuten BaFe12O19-DS-

HaloTag los peacuteptidos que en su mayoriacutea son absorbidos son aquellos que corresponden a un peso

molecular grande

La absorcioacuten del peacuteptido DS-HaloTag sobre los sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 puede

ser explicada a partir del hecho de que el potencial zeta (Fig 423) del sistema nanoestructura de

BaFe12O19 ζ BaFe12O19 tiene un valor negativo a un pH de 74 (pH al cual se llevoacute a cabo la

interaccioacuten) mientras que la carga superficial del peacuteptido DS ζ DS al mismo pH tiene un valor

positivo

Figura 423 Carga superficial (mV) en funcioacuten del pH para el peacuteptido DS-HaloTag y los sistemas nanoestructurados

de BaFe12O19

Ademaacutes el peacuteptido DS presenta residuos de aminoaacutecidos (aa) hidrofoacutebicos (Alanina (A)

Fenilalanina (F) Glicina (G) Isoleucina (I) Leucina (L) Metionina (M) Prolina (P) Valina (V)

Triptoacutefano (W)) e hidrofiacutelicos (Cisteiacutena (C) Asparagina (N) Glutamina (Q) Serina (S) Treonina

(T) Tirosina (Y)) y tomando en cuenta que BaFe12O19 en solucioacuten acuosa puede formar

hidroxilos (grupos OH) que pueden reaccionar con los radicales (R) de los aminoaacutecidos se

propone un modelo (Fig 424) de las posibles interacciones entre los sistemas nanoestructurados

de BaFe12O19 y el peacuteptido DS-HaloTag

Figura 424 Modelo propuesto para las posibles interacciones BaFe12O19-DS-HaloTag

La Fig 425 muestra el perfil de liberacioacuten del peacuteptido DS-HaloTag de los sistemas

nanoestructurados de BaFe12O19 cuando eacutestos fueron colocados en medio de cultivo F12K bajo

una atmoacutesfera de 5 de CO2 a 37 ordmC Es bien sabido que entre mayor sea la diferencia de

potencial zeta ζ coexistiraacute una mayor atraccioacuten entre partiacuteculas de carga superficial opuesta Por

lo tanto como puede ser observado en la graacutefica de carga superficial los valores de pH a los

cuales se promoveriacutea una mayor absorcioacuten de peacuteptido DS-HaloTag sobre los sistemas

nanoestructurados de BaFe12O19 estariacutean en pH 58-6 Sin embargo se decidioacute trabajar a un valor

de pH 74 debido a que la solucioacuten acuosa en la cual se encuentra el peacuteptido DS-HaloTag

originalmente tiene este valor Otras razones por las cuales se optoacute trabajar con este valor es que

al pH 74 sigue existiendo una carga superficial opuesta entre el peacuteptido DS-HaloTag y los

sistemas nanoestructurados de BaFe12O19 mientras que una disminucioacuten en el valor de pH

pudiera provocar una desnaturalizacioacuten de la proteiacutena Una vez incubado en medio F12K bajo

condiciones de 5 CO2 y temperatura de 37 ordmC el CO2 tiene la funcioacuten de contrarrestar la

alcalinizacioacuten del medio debido a la actividad metaboacutelica propia de las ceacutelulas en cultivo y una

variacioacuten de pH hacia lo aacutecido o lo baacutesico hace que el peacuteptido sea liberado por parte de los

sistemas nanoparticulados de BaFe12O19 El medio F12K es un medio celular que fue

desarrollado principalmente para ceacutelulas de hepatocito humano asiacute tambieacuten para ceacutelulas de

hiacutegado de rata y pollo en un ambiente de suero reducido Para el presente estudio se trabajoacute con

medio F12K incompleto libre de ceacutelulas con la finalidad de verificar que el peacuteptido DS-HaloTag

fuera liberado precisamente al hecho de que el CO2 acidifica el medio causando variaciones en el

potencial zeta ζ de cada uno de los integrantes de la mezcla es decir los sistemas

nanoestructurados de BaFe12O19 y el peacuteptido DS-HaloTag

Figura 425 Perfiles de liberacioacuten del peacuteptido DS-HaloTag que muestra un aumento de la DO600 a medida que

transcurre el tiempo (t) El aumento en los valores de la DO600 indica que el peacuteptido DS-HaloTag es liberado de los

sistemas nanoestructurados de BaFe12O19

El uso de un disentildeo experimental fraccionario 2f nos permite evaluar el efecto que tienen

determinados paraacutemetros sobre una variable de respuesta Especiacuteficamente para este trabajo de

investigacioacuten las variables oslashagregado SBET Vmesoporo y oslashmacroporo fueron evaluadas a partir del efecto

de la temperatura y presioacuten en el proceso de secado por aspersioacuten y la concentracioacuten de agente

poroacutegeno utilizado durante la siacutentesis sol-gel A partir de los datos estadiacutesticos arrojados por el

anaacutelisis de varianza ANOVA se establece queacute paraacutemetros tienen un efecto significativo sobre la

variable de respuesta De esta manera el disentildeo experimental fraccionario 2f nos permitiraacute

optimizar el proceso de siacutentesis de los agregados nanoestructurados de BaFe12O19 para obtener la

morfologiacutea y estructura deseada lo cual a su vez tendraacute un efecto sobre las propiedades fiacutesicas

quiacutemicas y magneacuteticas del producto final

El uso de las teacutecnicas XRD SEM TEM BET FTIR y VSM proporcionoacute detalles necesarios en

cuanto a la caracterizacioacuten estructural morfoloacutegica y magneacutetica de los agregados de BaFe12O19

Asiacute a partir de los espectros de XRD fue observada la presencia de tres fases la fase hexagonal

BaFe12O19 la monoferrita de bario BaFe2O4 y la fase hematita Fe2O3 cuya coexistencia fue

confirmada por TEM Las propiedades magneacuteticas (Ms Mr y Hc) determinadas a partir de las

curvas de histeacuteresis obtenidas a partir de un VSM son afectadas por la morfologiacutea y estructura

macro-mesoporosa (observada por SEM y BET) asiacute como la mezcla de fases presentes en los

agregados de BaFe12O19 Las propiedades magneacuteticas sobre todo un comportamiento

superparamagneacutetico es perseguido para aplicaciones biomeacutedicas tal como los sistemas DDS

debido a que esta caracteriacutestica permite dirigir y focalizar un faacutermaco a un sitio especifico de

accioacuten mediante la aplicacioacuten de un campo magneacutetico externo Por lo tanto la concentracioacuten y

nuacutemero de dosificaciones puede ser reducida disminuyendo los efectos secundarios no deseados

Las caracteriacutesticas obtenidas en el presente trabajo de investigacioacuten hacen de los sistemas

nanoestructurados de BaFe12O19 un candidato como sistema de liberacioacuten de faacutermacos Esto fue

corroborado al evaluar la capacidad de carga de los sistemas de BaFe12O19 al ser cargados con el

peacuteptido DS usado como faacutermaco modelo La capacidad de carga asiacute como el perfil de liberacioacuten

del peacuteptido fueron evaluados por teacutecnicas de espectroscopia UV-vis FTIR SDS-PAGE

potencial zeta y anaacutelisis tipo Western blot El porcentaje de absorcioacuten del peacuteptido fue del peacuteptido

fue de 875

CAPIacuteTULO 5

CONCLUSIONES

CAPIacuteTULO 5 CONCLUSIONES

1- Agregados esfeacutericos nanoestructurados de BaFe12O19 de 17 microm con tamantildeo de

macroporo de 223 nm y tamantildeo de mesoporo entre 34 y 12 nm fueron disentildeados y

sintetizados exitosamente usando un disentildeo experimental 2f a traveacutes del meacutetodo sol-gel y

2- Mediante un anaacutelisis estadiacutestico de varianza ANOVA se determinoacute que la presioacuten (P) es

el uacutenico factor significativo que afecta el tamantildeo de agregado de BaFe12O19 Por otra

parte ninguacuten paraacutemetro evaluado en el disentildeo 2f tuvo un efecto significativo sobre el

tamantildeo de macroporo Sin embargo el aacuterea superficial especiacutefica BET se vio afectada por

la concentracioacuten de agente poroacutegeno ( esferas de PS) asiacute como las combinaciones presioacuten-

poroacutegeno y temperatura poroacutegeno Por uacuteltimo los factores que mostraron un efecto

significativo sobre el volumen de mesoporo fueron la presioacuten y las combinaciones entre

presioacuten-poroacutegeno y temperatura poroacutegeno

3- La saturacioacuten magneacutetica Ms delos agregados BaFe12O19 varioacute entre 1424-4511 emug y

los valores de coercitividad Hc estuvieron entre 19465-427750 Oe Mostrando un

comportamiento magneacutetico semiduro con valores de Ms = 1424 y Hc = 19463 Oe para la

muestra calcinada a 700 degC

4- A partir del plaacutesmido pF1A T7 de la cepa T7 de E coli fue posible sintetizar el peacuteptido

DS mediante la induccioacuten con IPTG 2mM Por otra parte tambieacuten fue posible la siacutentesis

del peacuteptido DS a traveacutes de la transfeccioacuten de ceacutelulas CHO en cultivo celular con el vector

pFN21K Asiacute mismo fue posible la imnunodeteccioacuten del peacuteptido DS mediante la

utilizacioacuten de anticuerpos monoclonales anti-HaloTag El peacuteptido DS tiene gran

probabilidad de bloquear el dominio intracelular de Notch (NICD) que es un activo en

ceacutelulas canceriacutegenas

5- La capacidad de absorcioacuten del peacuteptido DS sobre los sistemas nanoestructurados de

BaFe12O19 fue del 875

TRABAJO A FUTURO Y RECOMENDACIONES

La capacidad de carga y perfil de liberacioacuten del peacuteptido DS fue probado en el presente trabajo de

investigacioacuten Por lo tanto la formulacioacuten empleada para el disentildeo y siacutentesis de los sistemas

nanoestructurados de BaFe12O19 hacen de estos sistemas un candidato para ser aplicados como

sistemas de liberacioacuten de faacutermaco Sin embargo debido a que la biocompatibilidad es un

requisito fundamental para ser aplicados en los sistemas bioloacutegicos es imprescindible realizar

estudios de citotoxicidad ya sea in vitro o in vivo por ejemplo los ensayos MTT los cuales se

basan en la capacidad de las ceacutelulas viables para reducir y convertir la sal de tetrazolio Bromuro

de 3-(45-dimetiltiazol-2-il)-25-difeniltetrazolio compuesto relativamente incoloro en formazan

una sustancia fuertemente lipofiacutelica de color morado El ensayo MTT es considerado como una

prueba de viabilidad que trabaja eficientemente en la mayoriacutea de los casos por lo tanto es

frecuentemente usada por si sola para evaluar la citotoxicidad in vitro particularmente para

evaluacioacuten de citotoxicidad en las nanopartiacuteculas

Asiacute mismo se recomienda realizar estudios sobre la modificacioacuten superficial de los agregados

nanoestructurados de BaFe12O19 por ejemplo a traveacutes de la PEGilacion el cual es un proceso de

unioacuten tanto covalente como no covalente de polietilenglicol (PEG) hacia la moleacutecula o estructura

a modificar O bien la modificacioacuten superficial pudiera llevarse a cabo empleando alguacuten otro

tipo de moleacutecula ya sean poliacutemeros proteiacutenas ADN etc Asiacute la modificacioacuten superficial

reduciraacute la inmunogenecidad y antigenecidad de la BaFe12O19 empleado como sistema portador

de faacutermaco Ademaacutes la modificacioacuten superficial permitiraacute enmascarar a la BaFe12O19 lo que le

permitiraacute evadir el sistema retiacuteculo endotelial y aumentar el tiempo de circulacioacuten en el torrente

sanguiacuteneo por lo tanto llegando a su sitio de accioacuten con mayor facilidad

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101021bk-2000-0750ch002

ANEXOS

CONSEJO NACIONAL DE CIENICA Y TECNOLOGIacuteA

CURRICULUM VITAE UacuteNICO

TORRES CADENAS SAMUEL

PRODUCCIOacuteN CIENTIFICA

ARTIacuteCULOS

2017 S Torres-Cadenas J Reyes-Gasga A Bravo-Patintildeo I Betancourt ME Contreras-Garciacutea Morphological

and magnetic properties of sol-gel synthetized meso and macroporous spheres of barium hexaferrite

(BaFe12O19) Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2017) doi

2016 S Torres A Bravo ME Contreras BaO6Fe2O3 as DDS using tetracycline as model drug IOSR Journal of

Engineering (IOSRJEN) 11 (2016) 20-24 httpwwwiosrjenorgpagesvolume6-issue11(part-1)html

2016 S Torres-Cadenas A Bravo-Patiacutentildeo J Zarate-Medina ME Contreras-Garciacutea Nest-Like Barium

Hexaferrite Microspheres With Hierarchical Porous Structure for Drug Delivery Journal of Silicate Based

and Composite Materials

PARTICIPACIONES EN CONGRESOS

2016 Esferas Bioceramicas de Baomiddot6Fe2O3 con Estructura Tipo Nido Nacional VIII Congreso Nacional de

Cristalografiacutea II reunioacuten de la Sociedad Latinoamericana de Cristalografiacutea A Bravo-Patintildeo VS

Loacutepez-Aacutelvarez ME Contreras-Garciacutea Meacuterida Yucataacuten

2016 Nest-Like Barium Hexaferrite Microspheres With Hierarchical Porous Structure for Drug Delivery

Extranjero 4th

International Conference on Competitive Materials and Technology Processes A

Bravo-Patintildeo M E Contreras-Garciacutea Miskolc-Lillafured Hungay

2015 Baobull6Fe2O3A Vehicle for Drug Delivery Extranjero 14th

International Union of Materials Research

Societies-International Conference on Advanced Materials Alejandro Bravo Patintildeo Humberto

Contreras Cornejo Joseacute Antonio Rodriguez Torres Maria Eugenia Contreras Garciacutea Rep Popular

Democraacutetica Corea

2014 BaFe12O19 as Drug Delivery Vehicle A Morphological and Structural Studio Nacional 18th

International Microscopy Congress Alejandro Bravo Patintildeo Victor Sayil Loacutepez Aacutelvarez Mariacutea Eugenia

Contreras Garciacutea Meacutexico

2014 BaFe12O19 Como Sistema Nanoestructurado para Liberacioacuten de Faacutermacos Nacional AMIDIQ ldquoLa

Interdisciplinariedad en la Ingenieriacutea Quiacutemicardquo Alejandro Bravo Patintildeo Joseacute Antonio Rodriacuteguez Torres

Mariacutea Eugenia Contreras Garciacutea Meacutexico

2013 BaFe12O19 Nanoparticles ndash A scheme for Drug Delivery Internacional 12th

Inter-American

Microscopy Congress Alejandro Bravo Patintildeo Joseacute Antonio Rodriguez Torres Mariacutea Eugenia Contreras

Garciacutea Meacutexico

2013 Escuela de Materia Condensada y Nanociencia Nacional International Multidisciplinar Joint

Meeting Nanocience and Condensed Matter Physis Meacutexico

2013 IV Foro de Vinculacioacuten Universidad-Industria Nacional VIII Escuela de Materiales y

Nanotecnologiacutea Meacutexico

2013 Magnetic Nanoparticles Engineered To Drug Delivery Internacional XXII International Materials

Research Congress Alejandro Bravo Patioacute Maria Eugenia Contreras Garciacutea Meacutexico

2013 Microscopiacutea Electroacutenica de Barrido con FE SEM y Teacutecnicas EDS Extranjero 12th Inter-American

Microscopy Congress Colombia

Accepted Manuscript

Morphological and magnetic properties of sol-gel synthetized meso and mac-roporous spheres of barium hexaferrite (BaFe12O19)

S Torres-Cadenas Joseacute Reyes-Gasga A Bravo-Patintildeo I Betancourt MEContreras-Garciacutea

PII S0304-8853(16)32862-1DOI httpdxdoiorg101016jjmmm201702018Reference MAGMA 62474

To appear in Journal of Magnetism and Magnetic Materials

Received Date 31 October 2016Accepted Date 11 February 2017

Please cite this article as S Torres-Cadenas J Reyes-Gasga A Bravo-Patintildeo I Betancourt ME Contreras-Garciacutea Morphological and magnetic properties of sol-gel synthetized meso and macroporous spheres of bariumhexaferrite (BaFe12O19) Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2017) doi httpdxdoiorg101016jjmmm201702018

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MORPHOLOGICAL AND MAGNETIC PROPERTIES OF SOL-GEL

SYNTHETIZED MESO AND MACROPOROUS SPHERES OF BARIUM

HEXAFERRITE (BaFe12O19)

S Torres-Cadenasa Joseacute Reyes-Gasgab A Bravo-Patintildeoc I Betancourtd M

E Contreras-Garciacuteaa

aInstituto de Investigaciones Metaluacutergicas y Materiales UMSNH Edificio U Ciudad Universitaria Santiago Tapia 403 Colonia Centro 58030 Morelia Meacutexico Email storres_chotmailcom eucontregmailcom

bInstituto de Fiacutesica UNAM Circuito de la Investigacioacuten sn Ciudad Universitaria

04510 Coyoacaacuten Meacutexico DF Meacutexico Email jreyesfisicaunammx

cCentro Multidisciplinario de Estudios en Biotecnologiacutea (CMEB) de la FMVZ UMSNH Posta Zooteacutecnica Km 85 carretera Morelia-Zinapecuaro CP 58890 col La Palma Tarimbaro Michoacaacuten Meacutexico Email brapalhotmailcom

dInstituto de Investigaciones en Materiales UNAM Ciudad de Meacutexico CP 04510 Meacutexico Email israelbiimunammx

Corresponding Author

Dr Joseacute Reyes-Gasga Instituto de Fiacutesica UNAM Circuito de la Investigacioacuten sn Ciudad Universitaria 04510 Coyoacaacuten Meacutexico DF Meacutexico Tel (5255) 56225083 Email jreyesfisicaunammx

Highlights

bull 15 microm porous spheres of BaFe12O19 were synthetized by the sol-gel

method

bull Surfactant Tween20 (C58H114O26) enabled the creation of the mesoporous

structure

bull Polystyrene spheres (PS) were used as the template for the formation of

macropores

bull Spheres resembled a nest or ball-of-yarn type of elongated BaFe12O19

crystals

bull Magnetic properties are evaluated as function of the calcination

temperature

Abstract

Porous spherical aggregates of barium hexaferrite (BaFe12O19) with 15 microm in

diameter were synthetized by the surfactant-assisted sol-gel method The

surfactant Tween20 (C58H114O26) which enables mesoporous structures as well

as polystyrene spheres (PS) as the template agent for the formation of

macropores were used Two synthetic routes (hereafter named A and B) whose

difference was the absence or presence of PS were followed for synthesis X-ray

diffraction (XRD) scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron

microscopy (TEM) in high resolution mode (HRTEM) were used for

characterization Size and morphology of the spheres were similar in both cases

and they resemble a nest or ball-of-yarn type structure Pore size and BaFe12O19

crystal size produced by the two routes are different The magnetic properties of

the spheres were evaluated using a vibrating sample magnetometer (VSM) as

function of the calcination temperature The spheres present ferromagnetic

behavior in both routes

Key words Barium hexaferrite Porous spherical aggregates Surfactant-assisted

sol-gel synthesis Morphological properties Magnetic properties

1 Introduction

In recent decades ceramic materials represent a prominent alternative in scientific

and technological development in a wide range of research fields Specifically

biomedical ceramic materials have been used in orthopedic applications dental

implants tissue regeneration and as drug delivery systems [1] Iron-oxide-based

materials including barium hexaferrite (BaFe12O19) are good Drug Delivery

System (DDS) candidates [2-4] because of their physical chemical and magnetic

properties These magnetic properties are highly necessary for response to an

external magnetic field to target for example the drug into a specific site in the

human body Moreover the BaFe12O19 magnetic microparticles with spherical

morphology have different applications such as permanent magnets [5] electronic

devices [6] gas sensors [7] catalytic supports [8] and more recently in biomedical

applications such as advanced functional magnetic materials for the treatment of

cancer through magnetic hyperthermia [9] contrast agents for MRI [10] and drug

delivery systems [11]

A variety of methods have been used for the synthesis of iron-oxide-based

bioceramics including co-precipitation hydrolysis hydrothermal synthesis inverse

microemulsion and the sol-gel method [12-14] Of these methods sol-gel has

attracted special interest because it allows the development of new materials with

good homogeneity and purity [15-17] In addition it is a relatively fast simple and

inexpensive method Moreover the kinetics of the chemical reactions carried out in

the synthesis is easily controlled by low temperatures processing [17] Unlike

classical methods for powder ceramic processing of BaFe12O19 that require high

calcination temperatures (1200-1300 degC) sol-gel produces the BaFe12O19

microparticles at rather low calcination temperature [18] In addition the use of

surfactant-assisted sol gel synthesis allows more disperse systems enabling the

formation of a larger number of ordered structures and the surfactant allows the

formation of micelles that also act as templates resulting in the formation of

mesopores after elimination of the surfactant by calcination during the thermal

treatment

Surfactant-assisted sol-gel synthesis as structure-directing agents or dispersants

and templates as macropore-forming agents is investigated in this work for the

production of ceramic microstructures designed with hierarchical porosity for

biomedical applications that require highly specific surface areas and the unique

design of materials capable of conducting fluids and interacting with cell tissues

Among the materials designed for these applications pore size distribution and

their interconnectivity determine the viability of the material for a such specific

application

Therefore in the present study BaFe12O19 spherical magnetic macro- and meso-

porous microparticles were synthetized by the surfactant-assisted sol-gel method

as well as polystyrene spheres (PS) as templates for formation microspheres and

dried by spray drying The morphological characterization and magnetic properties

of the spheres are compared as a function of thermal treatment temperature

2 Materials method and experimental procedure

21 Materials

Commercial reagent grade products were used without purification The reagents

were from Aldrich iron nitrate (III) nonahydrate Fe(NO3)3 9H2O barium carbonate

BaCO3 and surfactant Tween20 and from Merck ammonium hydroxide NH4OH

The hydrophilic nonionic surfactant Tween20 (C58H114O26) is an ester of

polyoxyethylene sorbitan with a molecular weight of 1225 Daltons calculated

assuming 20 units of ethylene oxide 1 sorbitol and lauric acid as the primary fatty

acid Monodisperse Polystyrene microspheres (PS) synthesized in the laboratory

were used as the pore-forming agent

22 Synthesis of BaFe12O19

Spheres of barium hexaferrite were synthesized by the sol-gel method either

assisted by surfactants (route A) or assisted by surfactants and templates (route

B) Figure 1 shows the flow diagram of routes A and B Two suspensions were

prepared in each route The first was composed of Fe(NO3)39H2O and BaCO3

salts with a stoichiometric molar ratio dissolved in deionized water The second

was formed by the surfactant Tween20 in aqueous solution Both suspensions

were mixed with constant magnetic stirring and during the reaction the pH of the

slurry was adjusted to 8 with NH4OH Route B included a third suspension

consisting of 30 wt polystyrene spheres in deionized water The PS were

monodispersed with a mean diameter of 200nm The PS suspension was added

to the mixture with constant magnetic stirring for 1h

The resulting suspension was subjected to spray drying using a Mini Spray Dryer

(Yamato ADL31) The conditions in the spray drying equipment for both routes

were determined by experimental design as drying temperature (T = 175 degC) and

drying pressure (P = 15 Kgcm2)

Powders obtained after spray drying (xerogels) were subjected to thermal

treatment for the elimination of organic agents surfactant and template (in each

case) structural water the formation of oxides and crystallization Four different

temperatures were evaluated in both routes for thermal treatment 700 800 900

and 1000 degC

23 Structural morphological chemical and magnetic characterization

Structural chemical and morphological analysis of the spheres was performed by

X-ray diffraction (XRD) scanning electron microscopy (SEM) and transmission

electron microscopy (TEM) in high resolution mode (HRTEM)

Samples were analyzed by X-ray diffraction on a Bruker diffractometer model D8

Advance using Cu Kα radiation (45 kV 30 mA) to determine the crystal structures

and phases presented Samples were scanned from 20deg to 80deg in 2θ and a

constant step of 002ordmseg

For microstructural characterization of the samples the scanning electron

microscope JEOL JSM-7600F and the transmission electron microscope FEG

Phillips Technai F20 were used The SEM was coupled with energy dispersive X-

ray spectroscopy equipment (EDS)

The Digital Micrograph software (Gatan Inc) was used for image analysis and the

linear Lynx software (Verfuumlgbare Software) was used for the statistical analysis of

the data Size distribution of the pores in the spherical aggregates was measured

by the Barrett-Joyner-Halenda (BJH) technique using a Quantachrome (St 1 on

NOVA touch 1LX) instrument

The analysis of the magnetic properties of the samples was performed using a

vibrating sample magnetometer (VSM LDJ 9600) at room temperature applying a

constant magnetic field of 5000 Oe Magnetic saturation (Ms) remnant

magnetization (Mr) and coercivity (Hc) values were obtained from the hysteresis

curves

3 Results

31 X-ray diffraction

Figure 2 shows the x-ray diffraction spectra of the samples obtained from routes A

and B at the calcination temperatures of 700 800 900 and 1000 degC as indicated

in Figure 1

Indexing the x-ray spectra indicates the coexistence of hexaferrite H = BaFe12O19

monoferrite O = BaFe2O4 and hematite F = Fe2O3 in all samples The phase H

(hexaferrite) is hexagonal (Open Database Crystallography card COD No

1008841) with lattice parameters a = b = 0589 nm and c = 2318 nm The O

(monoferrite) phase is orthorhombic (COD card No 4107896) with lattice

parameters a = 1899 nm b = 0538 nm c = 0844 nm The F (hematite) phase is

hexagonal (COD card No 9015964) with lattice parameters a = b = 0503 nm and

c = 1374 nm It is noteworthy that at the calcination temperature of 1000 degC the

major phase is H phase in both routes

As shown in Figure 2 the content of the H phase increases as the content of the F

phase decreases with temperature in both routes In route A the O phase is

present in all samples in route B the O occurs phase only in the sample treated at

700 degC However there is no clear evidence of preferential growth direction of any

phase in the XRD spectra

32 SEM images EDS spectra and spheres and pores size

SEM images indicate that all the samples obtained in routes A and B calcined at

different temperatures are spherical and substantially the same size Figure 3

shows the SEM image of the spheres obtained in route A and the insert which

shows a magnification of these spheres indicates that the spheres are

polycrystalline composed of mesopores and elongated nanometric crystals Figure

4 shows the SEM image of the spheres obtained through route B and the insert

shows that these spheres are also polycrystalline composed of meso- and macro-

pores and micrometric elongated crystals

Figure 5 shows the size distribution of the spheres observed in the samples of

routes A (Figure 5A) and B (Figure 5B) thermally treated at 700degC respectively

Although the average size is slightly different for the samples calcined at different

temperatures all these values are within the range indicated by the standard

deviation at about 15 microns Therefore all the spherical aggregates are

practically the same size The aggregate size is the result of the droplet size

produced in the nozzle of the spray dryer although the size can also be influenced

by the rheology of the gel slurry fed to the spray dryer

Figure 6 shows the size distribution of the pores in the spherical aggregates of

routes A and B For the mesoporous range as mentioned above this size

distribution was measured by the BJH technique In Figure 6A for the samples of

route A the average diameter of the pores in these samples are on the order of 57

plusmn 2 nm Figure 6B shows the case of the mesopores observed in the spheres

obtained by route B they are on the order of 12 plusmn 55 nm The macropores in the

spheres of route B have an average size of about 220 plusmn 53 nm (Figure 6C) This

last result is logical because the suspension fed in route B consists of spheres of

monomodal polystyrene whose average size is of about 250 nm in addition to the

The micrometric-size spheres obtained by route A and route B are both composed

of elongated crystals or fibers but these crystals are of nanometric size for route

A while they are of 35 plusmn 7 nm wide and 300 plusmn 80 nm long for route B The

existence of an interconnected hierarchical pore structure in these spheres is

evident

EDS spectra from the spheres showed the characteristic peaks of barium (Ba) iron

(Fe) and oxygen (O) (Figure 7) [19] In these spectra the Cu peak comes from the

sample holder Therefore the composition of spheres obtained by both routes

contains the same elements as already shown by XRD This results also confirm

that no contamination was present in either route

33 TEM images

Figure 8 shows some of the HRTEM images of the elongated crystals which

conform the spheres obtained in routes A and B Note the nanometric size of the

elongated crystals of BaFe12O19 In some cases the coexistence of crystals of

BaFe12O19 with crystals of BaFe2O4 and Fe2O3 were observed These images

agree quite well with the results obtained by XRD and show the coexistence of a

mixture of phases in the synthesized spheres in both routes

34 Hysteresis loops and magnetic properties

One way to measure the magnetic properties is through the hysteresis loops

which affords the evaluation of macroscopic properties such as saturation

magnetization Ms remanence magnetization Mr and coercive field These

properties define the soft or hard magnetic character of the synthesized materials

Figure 9 shows the hysteresis loops at different calcination temperatures for the

samples obtained by the route A (Figure 9A) and the route B (Figure 9B) The

highest magnetization values are observed in the case of route B Table 1 shows

the magnetic properties of all the samples In general Ms Mr and Hc show an

increment as a function of the calcination temperature and coercivity (Hc)

increases with temperature in all the samples The lowest value of Mr is obtained in

the sample treated at 800 degC for route A In route B the lowest Mr value is obtained

for the sample treated at 700 degC There is also a clear change in the magnetic

behavior associated with the temperatures of the calcination treatment This

change must be related to the percentage of content of the different phases

presented in the samples and it must also be related to the size of the crystals

constituting the spherical aggregates

From Figure 9A and based on the values of coercivity shown in Table 1 the

samples obtained in the route A at temperatures of 700 800 and 900 degC behave as

semi-hard magnetic materials whereas the one obtained at 1000 degC behaves as a

hard magnetic material The shape of the hysteresis loop in the sample at 900 degC

is characteristic of a sample in which two phases coexist On the other hand

Figure 9B indicates that only the material obtained at 700 degC through route B

behaves as a semi-hard magnetic material the others show hard magnetic

material behavior The semi-hard ferromagnetic behavior in these materials makes

them good candidates for biomedical applications [20]

4 Discussion

The results clearly indicate that we succeed in developing a route for the synthesis

of porous spheres of barium hexaferrite with different pore sizes The porous

structures are of great interest in research because of their prominent applications

in different fields of science [21] For example they can be used to charge an

adequate amount of different types of molecules (ie drugs proteins andor

peptides) within the interior of the pore (and also on the surface of the structure)

thus acting as a drug carrier system [22] Mesopores are useful in applications

where interaction with fluids is part of the integration process in which molecules

will be exchanged in the system as in the case of drug delivery Macropores allow

the adsorption of large molecules such as proteins or peptides or even cells that

are currently of great interest in the development of new medical treatments based

on the lsquoin sitursquo drug delivery such as magnetofection [23] gene therapy [24] and

cell labeling [25]

In obtaining macropores the surface charge of the PS spheres and steric factors

play an important role in the self-assembly of BaFe12O19 precursor ions into the PS

particles [26] Pores in the spherical aggregates are consequently produced when

the system is subjected to thermal treatment (700 800 900 and 1000 degC) resulting

in the pyrolysis of the surfactant and the PS Thus the BaFe12O19 precursor ions

are adsorbed into the PS surface being embedded within the micrometer size

spherical aggregate during the spray drying This reaction can be considered a

typical polymerization reaction which means that polymerization takes place

between BaFe12O19 and PS particles contained in an aqueous phase [27] As a

result the PSBaFe12O19 hybrid particles are obtained

In regard to magnetic behavior the hysteresis loops indicate that materials

produced at temperatures of 700 800 and 900 degC in route A fall within the range of

semi-hard magnetic materials whereas at 1000 degC the material becomes a hard

magnetic material In the case of route B the material behaves like a semi-hard

magnetic material only at 700 degC The obtained materials behave like hard

magnetic materials from 800 degC to 1000 degC Analysis of the structural composition

of the spheres indicated that monoferrite (O) and hematite (F) phases are present

However the H phase is the major phase at the calcination temperature of 1000

As shown in Table 1 a significant change occurred as function of calcination

temperature in the magnetic properties of the samples This change has also to be

related to the presence of the different phases Best combinations of magnetic

properties were Ms = 4467 emug and Hc = 479012 Oe for route A and Ms =

4511 emug and Hc = 479146 Oe for route B respectively

The coexistence of the H O and F phases has been reported as a general fact in

obtaining barium hexaferrite [28] The O phase presents an anomalous resonance

near 400 degC that could indicate a phase with magnetic behavior [29] The F phase

has anti-ferromagnetic ordering [30] and thus a characteristic low Ms (1105

emug) [31-33] Therefore for route B it is possible to attribute the observed Ms

variations to the variable content of this phase so that the sample with greater

amount of Fe2O3 (at 700 degC) presents a very low value of Ms Decreasing presence

of Fe2O3 (by progressively increasing the temperature) increases the proportion of

the hexaferrite phase and consequently the Ms values are significantly recovered

In route A the larger value of Ms is coupled with a larger value of Hc which must

be attributed to the presence of a large amount of hexaferrite phase By contrast in

the route B the largest value of Ms of the sample sintered at 1000 degC does not

imply a larger value of Hc (which is recorded for the sample sintered at 900 degC)

which is most like due to significance differences in particle size between the two

phases Samples with Hc gt 4000 Oe can be considered as materials with hard

magnetic behavior

Therefore it seems in this study a larger amount of the Fe2O3 phase obtained at

lower temperatures contributes to a decrement in the magnetic properties resulting

in semi-hard magnetic behavior while an increment in hard magnetic behavior can

mainly be attributed to a decrement in the amount of the Fe2O3 phase as the

BaFe12O19 phase increases

5 Conclusions

Porous spherical aggregates of barium hexaferrite (BaFe12O19) of approximately

15 microm in diameter and 200 nm pores were obtained by the sol-gel chemical

synthesis method using polystyrene (PS) as the pore-forming agent The

morphology of the spheres resembles a nest or ball-of-yarn type structure in which

the crystals belong to the barium hexaferrite phase as the major phase in

coexistence with the monoferrite (BaFe2O4) and hematite (Fe2O3) phases

However the barium hexaferrite phase is the major phase at the calcination

temperature of 1000 degC The magnetic properties of the spheres indicate that the

samples calcined at 700 degC present semi-hard magnetic behavior suggesting they

would be good candidates for use in biomedical applications

Acknowledgements

We thank to V S Loacutepez Alvarez and A Rodriguez Torres for the technical support STC acknowledges the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT) by scholarship and CIC-UMSNH for the financial support to this research

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Captions for figures

Figure 1 Flowchart of routes A and B followed for the synthesis of the barium hexaferrite spheres The main difference between the routes is that in route B the polystyrene spheres (PS) were added for generating macropores

Figure 2 XRD spectra of the samples obtained by the route A (A) and the route B (B) at the indicated calcination temperature H = BaFe12O19 O = BaFe2O4 F = Fe2O3 Note that at 1000 degC the phase H is the major both cases

Figure 3 SEM image of the spheres obtained in the synthesis route A The spheres are polycrystalline consisting of elongated crystals and nano-sized mesopores The insert shows a magnified view

Figure 4 SEM image of the spheres obtained in the synthesis route B The spheres are polycrystalline with elongated crystals of micrometer size and with meso- and macro-mesoporous structure The insert shows a magnified view

Figure 5 A) Size distribution of the spheres in samples of route A B) Size distribution of the spheres in samples of route B

Figure 6 Size distribution of the mesopores of the spheres measured by the BJH technique A) Route A 57 plusmn 2 nm B) Route B 12 plusmn 55 nm C) Size distribution of the macropores in the spheres of route B on average they are on the order of 220 plusmn 53 nm

Figure 7 EDS spectra of the spheres obtained in the route A (A) and in the route B (B) The spectra are similar for both routes and correspond to the elements Ba Fe and O

Figure 8 HRTEM images of the crystals of BaFe12O19 that make up the spheres obtained in the routes A (A-B) and B (C-D)

Figure 9 Hysteresis loops registered in the samples obtained by route A (A) and route B (B) at different calcination temperatures Note the difference in the magnetic behavior between the two routes in relation to the calcination temperature reaching higher magnetization values in the case of route B

Captions for table

Table 1

Magnetic properties of the samples calcined at different temperatures according to route A (A) and route B (B) The values were obtained from the hysteresis loops shown in Figure 9

Table 1

Magnetic Properties

Route Calcination temperature (degC)

(emug)

700 2461 593 24220

800 1728 273 23451

900 2371 910 66740

1000 4467 2412 479012

700 1424 379 19465

800 1249 592 463160

900 2826 1527 479146

1000 4511 2410 427750

HIGHLIGHTS

method

structure

macropores

crystals

temperature

265-RXUQDORI(QJLQHHULQJ265-(1 ZZZLRVUMHQRUJ661H661S9ROVVXH 1RY__9__33

QWHUQDWLRQDORUJDQL]DWLRQRI6FLHQWLILF5HVHDUFK _3 D J H

D2ā)H2 DV6XVLQJWHWUDFFOLQHDVPRGHOGUXJ67RUUHV$UDYR0(ampRQWUHUDV

QVWLWXWRGHQYHVWLJDFLRQHV0HWDO~UJLFDV0DWHULDOHV8061+0RUHOLD0LFKRDFiQ0p[LFRampHQWUR0XOWLGLVFLSOLQDULRGH(VWXGLRVHQLRWHFQRORJtD8061+7DULPEDUR0LFKRDFiQ0p[LFR

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17528amp721QUHFHQWGHFDGHVWKHELRPHGLFDOILHOGKDVDJUHDWVFLHQWLILFOHDSDYDULHWRIPDWHULDOVIRUH[DPSOH

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(3(50(17$D2ā)H2 VQWKHVLV1DQRVWUXFWXUHGPDJQHWLFVSKHULFDODJJUHJDWHVRIEDULXPKH[DIHUULWHD2ā)H2ZHUHVQWKHVL]HGEPROHFXODU VHOIDVVHPEO E FKHPLFDO VROJHO PHWKRG DQG VSUD GULQJ Q EULHI VDOWV RI LURQ QLWUDWHQRQDKGUDWH)H12+26LJPD$OGULFKDQGEDULXPFDUERQDWHDamp2 6LJPD$OGULFKZHUHGLVVROYHG LQGHLRQL]HG ZDWHU E PDJQHWLF VWLUULQJ USP IRU PLQ LQ D PRODU UDWLR RI $ VHFRQG VXVSHQVLRQIRUPHG E VXUIDFWDQW 7ZHHQ 0HUFN ZDV GLVSHUVHG LQ GHLRQL]HG ZDWHU IRU PLQ DW USP RWKVXVSHQVLRQVZHUHPL[HGDJDLQEFRQVWDQWPDJQHWLFVWLUULQJIRUKRXUV7KHS+RIWKHUHVXOWLQJPL[WXUHZDVDGMXVWHG WR S+ XVLQJ DPPRQLXP KGUR[LGH1+2+7KHQ WKH UHVXOWLQJPL[WXUH ZDV IHG D WXEXODU GULQJFKDPEHURID0LQL6SUDUHUltDPDWR$WKURXJKDIORZRIKRWDLUDVFDUULHUJDV7KH SURFHVVRIVSUDGULQJZDVLQLWLDWHGEWKHJHQHUDWLRQRIGURSOHWVIURPWKHFROORLGDOVXVSHQVLRQIROORZHGEWKHDWRPL]DWLRQRIWKH OLTXLGDWD WHPSHUDWXUH7 ampDQGDSUHVVXUH3 NJFP UHVXOWLQJ LQ WKHSURGXFWLRQRISRZGHUVFRPSRXQGVRI VROLGSDUWLFOHV7KHQ WKHSRZGHUZDVFROOHFWHGEDFFORQHDQGVXEMHFWHG WRKHDW WUHDWPHQWRIampDWDKHDWLQJ UDWHRI ampPLQ IRUKRXUV IRU IXUWKHUFKDUDFWHUL]DWLRQ)LQDOO WKH ORDGLQJDQG UHOHDVHFDSDELOLWIURPWKHD2ā)H2 VVWHPVZDVWHVWHGXVLQJDQWLELRWLFWHWUDFFOLQHDVPRGHOGUXJD2ā)H2 ampKDUDFWHUL]DWLRQ7KHSRZGHUVKHDW WUHDWHGDWampDIWHU WKHSURFHVVRI VSUDGULQJZHUHFKDUDFWHUL]HGXVLQJ[UDGLIIUDFWLRQ RQ D UXNHU PRGHO $GYDQFH XVLQJ UDGLDWLRQ ampX Į N9 P$ DQG VFDQQLQJ HOHFWURQPLFURVFRSILHOGHPLVVLRQ)(6(0XVLQJDPLFURVFRSH-(2-60)

RDGLQJDQGUHOHDVHVWXGRIWHWUDFFOLQH7KHORDGFDSDFLWRID2ā)H2 VVWHPVZHUHGHWHUPLQHGESODFLQJPJRID2ā)H2 SRZGHULQFRQWDFW ZLWK D VWDQGDUG VROXWLRQ RI WHWUDFFOLQH PJP LQ FRQVWDQW PDJQHWLF VWLUULQJ 7HWUDFFOLQH LV D

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D2Acirc)H2 DV6XVLQJWHWUDFFOLQHDVPRGHOGUXJ

RSWLFDOGHQVLWPHDVXUHPHQWVZHUH WDNHQXQWLOREVHUYLQJVWDELOL]DWLRQ LQ WKH2UHDGLQJ7KXV LQGLFDWLQJ WKHPD[LPXP ORDG RI WHWUDFFOLQH RQ D2ā)H2 SDUWLFOHV 7R SHUIRUP WKH UHOHDVH VWXGLHV RI WHWUDFFOLQH IURPD2ā)H2 VVWHPV ZH FRQWLQXHG DV LQGLFDWH EHORZ $ KRH RI WKH OXH VWUDLQ RI (VFKHULFKLD FROL6WUDWDJHQH gtUHF$ HQG$ JU$ WKL KVG5 VXS( ODF=0 7Q FDP 7amp5V ZKLFK ZDVGLVWULEXWHGRQDJDUVROLGZDVWDNHQDQGLWLQFXEDWHGRYHUQLJKWDWamp7KHQDRXQJFRORQZDVVHOHFWHGDQGLQRFXODWHGLQWRPRIOLTXLGPHGLXPLQFXEDWLQJDWampRYHUQLJKWDWUSP7KHQPRIOLTXLGZHUH SODFHG LQ D P(UOHQPHHU IODVN LWZDV DGGHG PRI SUHLQRFXOXP DQG WKHD2ā)H2SDUWLFOHVFKDUJHGZLWK WHWUDFFOLQH$ ILUVW UHDGLQJRIRSWLFDOGHQVLWZDV WDNHQDW2ZKLFK LV WKH2DWWLPH ]HUR 7KH PHGLXP ZDV LQFXEDWHG DW amp DW USP $1( LQFXEDWRU VKDNHU DQG DWSUHGHWHUPLQHGWLPHVPDOLTXRWVZHUHWDNHQWRPHDVXUHWKH2 XQWLOVWDELOL]DWLRQLQWKH2 YDOXHV)RUUHIHUHQFH LQ WKH LQWHUSUHWDWLRQRI UHVXOWV WZRFRQWUROVZHUHSUHSDUHG7KH ILUVW FRPSRVHG VROHORI OLTXLGPHGLXPSOXVSUHLQRFXODWHG7KHVHFRQGFRPSRVHGIURPOLTXLGSUHLQRFXOXPSOXVXQFKDUJHGD2ā)H2SDUWLFOHV)RUERWKFRQWUROVZDVFDUULHGRXWWKHVDPHSURFHGXUHDVWKHWHVW

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)LJ UDGLIIUDFWLRQSDWWHUQIRUDVDPSOHFDOFLQHGDWamp7KH5SDWWHUQVKRZVWKHSUHVHQFHRIWKUHHFUVWDOOLQHSKDVHV+ D2ā)H2) )H2 DQG2 D)H2

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)LJ YDULDWLRQLQRSWLFDOGHQVLWYDOXHVLQGLFDWLQJWKHDEVRUSWLRQRIWHWUDFFOLQHRQ D2ā)H2 VVWHPV

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gt $$WDLHDQG$0DOLampKDUDFWHULVWLFVRIEDULXPKH[DIHUULWH QDQRFUVWDOOLQHSRZGHUVSUHSDUHGEDVROJHOFRPEXVWLRQPHWKRGXVLQJLQRUJDQLFDJHQW-(OHFWURFHUDPLF

gt $ KDVHPL 5 6 $ODP $ 0RULVDNR 3UHSHUDWLRQ DQG PDJQHWLF SURSHUWLHV RI KH[DJRQDO EDULXP IHUULWH ILOPV XVLQJ D0QDQRSDUWLFOHV3KVLFD

gt 0ampKRL6ampKRlt6RQJ6DHN+LP--XQJ+HHamp3DUN63DUNltLP6QWKHVLVDQGFKDUDFWHUL]DWLRQRIKROORZD)H2 VXEPLFURQVSKHUHVIRUDGYDQFHIXQFWLRQDOPDJQHWLFPDWHULDOVampXUUHQW$SSOLHG3KVLFV gt ampDL-DQJLDQJ-XRlt+RX+DRltX(IIHFWRI1D12IRDPLQJDJHQWRQEDULXPIHUULWHKROORZPLFURVSKHUHVSUHSDUHGEVHOIUHDFWLYHTXHQFKLQJWHFKQRORJ-RXUQDORI$OORVDQGampRPSRXQGV plusmn

gt X -3DUNlt+RQJ$0DQH(WKOHQHJOFRODVVLVWHGVSUDSUROVLV IRU WKHVQWKHVLVRIKROORZD)H2VSKHUHV0DWHULDOVHWWHUV plusmn

gt 0 ampKRL 6 ampKR lt 6RQJ ampKRL 6 3DUN lt LP 1RYHO VQWKHVL]LQJ PHWKRG RI D)H2 PLFUR URG DQG LWV VXSHULRUFRHUFLYLWZLWKVKDSHDQLVRWURS0DWHULDOVHWWHUV plusmn

gt $XSWD0XSWD6QWKHVLVDQGVXUIDFHHQJLQHHULQJRI LURQR[LGHQDQRSDUWLFOHVIRUELRPHGLFDODSSOLFDWLRQVLRPDWHULDOV plusmn

gt 96KXEDHY753LVDQLF6-LQ0DJQHWLFQDQRSDUWLFOHVIRUWKHUDJQRVWLFV$GYDQFHGUXJHOLYHU5HYLHZV plusmn

gt 1$)UH63HQJampKHQJDQG66XQ0DJQHWLFQDQRSDUWLFOHVVQWKHVLVIXQFWLRQDOL]DWLRQDQGDSSOLFDWLRQVLQELRLPDJLQJDQGPDJQHWLFHQHUJVWRUDJHampKHP6RF5HY plusmn

gt 17UDQDDQG7-HEVWHU0DJQHWLFQDQRSDUWLFOHVELRPHGLFDODSSOLFDWLRQVDQGFKDOOHQJHV-0DWHUampKHP plusmn

gt $ )LJXHUROD 5 L ampRUDWR 0DQQD 7 3HOOHJULQRD )URP LURQ R[LGH QDQRSDUWLFOHV WRZDUGV DGYDQFHG LURQEDVHG LQRUJDQLFPDWHULDOVGHVLJQHGIRUELRPHGLFDODSSOLFDWLRQV3KDUPDFRORJLFDO5HVHDUFK plusmn

Publisher Szilikaacutetipari Tudomaacutenyos Egyesuumllet 1034 Budapest Beacutecsi uacutet 122-124 Telephonefax 06-1201-9360 E-mail infoszteorghu WEB wwwszteorghu Editor-in-Chief Dr Borosnyoacutei Adorjaacuten E-mail epitoanyagszteorghu WEB wwwepitoanyagorghu

A c c e p t a n c e o f M a n u s c r i p t

Dear authors

We are happy to inform you that the Editorial Board of eacutepiacutetőanyag ndash Journal of Silicate Based and

Composite Materials has made a decision on the following manuscript

S Torres-Cadenas A Bravo-Patintildeo J Zarate-Medina ME Contreras-Garciacutea

Nest-like BaObull6Fe2O3 microspheres with hierarchical porous structure for drug delivery

Suggestion accepted for publication

Your manuscript is now with the Editorial Office We call your attention that publication of the

paper will be possible after the approval of the final proof of the manuscript

Thank you for submitting your scientific results to eacutepiacutetőanyag ndash Journal of Silicate Based and

Composite Materials We wish further success for your research activities

Budapest 5 January 2017

Dr Borosnyoacutei Adorjaacuten

Editor-in-Chief

TD STC (2)

ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

Dear authors


AGRADECIMIENTOS

He tenido la dicha de contar con personas que me han apoyado de manera incondicional a lo

largo de mi vida contribuyendo de una u otra manera en mi formacioacuten personal y acadeacutemica

Personas que han confiado en miacute tanto o maacutes de lo que yo puedo confiar Podriacutea comenzar a citar

nombres sin embargo es posible que olvide algunos o bien la lista se haga larga Lo que siacute puedo

hacer es expresar mi maacutes profunda gratitud en forma maacutes general a mi familia amigos

compantildeeros profesores y teacutecnicos ya sea dentro de la UMSNH o fuera de ella o bien en alguna

otra Institucioacuten tal como la UNAM Meacutexico De esta manera espero evitar agradecer a quien

deberiacutea

Finalmente agradecer al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT) y al PIFI-

PROFOCIE por el apoyo al proyecto de investigacioacuten

CONTENIDO

11 OBJETIVOS 15

21 BIOMATERIALES 22

211 Aplicaciones 23

221 Liposomas 26

223 Micelas 27

SISTEMAS DDS 39

Riggio [45]) 26

filtros de bolsa 36

macroporo 46

9015964) 63

degC 66

en rojo 72

onda (cm-1

de 61 ~KDa 82

RESUMEN

ABSTRACT

delivery systems

CAPIacuteTULO 1

INTRODUCCIOacuteN

11 OBJETIVOS

12 HIPOacuteTESIS

nanopartiacuteculas

de M Mahmoudi [16]

CAPIacuteTULO 2

21 BIOMATERIALES

con el sistema vivo

211 Aplicaciones

b Hipertermia

221 Liposomas

223 Micelas

agua [50]

231 Diamagnetismo

pequentildea

232 Paramagnetismo

233 Ferromagnetismo

235 Ferrimagnetismo

liacutequida

a Fe3+

superficial

las partiacuteculas

a Atomizacioacuten

b Vaporizacioacuten

SISTEMAS DDS

adsorbidas

material

CAPIacuteTULO 3

alto (+)

Bajo (-) Alto (+)

A P (Kgcm2) 15 2

B T (degC) 180 200

C PS 30 50

A B AB C AC BC ABC

(1) - - + - + + -

a + - - - - + +

b - + - - - - +

ab + + + - - - -

c - - + + - - +

ac + - - + + - -

bc - + - + + + -

abc + + + + + + +

teacutermico

Tensor

histeacuteresis

Ecuacioacuten 31

tipo Western

BaFe12O19

CAPIacuteTULO 4

1No Exp

2Factor

3oslashagregado

5Vmesoporo

6oslashmacroporo

P T PS

1 - - - 169 2705 00743 1946

2 - + - 173 2456 00639 2340

3 + - - 171 3420 01686 2362

4 + + - 158 2199 00238 2213

5 - - + 150 2031 00463 2206

6 - + + 164 2064 00085 2435

7 + - + 172 1481 01015 2085

8 - - + 173 1116 00143 1971

EFECTO FACTOR 1SS

oslashagregado

A 049 1 00150 574

B 039 1 00095 363

AB -035 1 00076 293

C -005 1 00001 005

AC 015 1 00014 053

BC 031 1 00060 229

ABC 017 1 00018 069

ERROR 0041 8 00026

TOTAL 0083 15

A -2235 1 31220 2300

B -1653 1 17070 1128

AB -2529 1 39970 294

C -5501 1 18910 1393

AC -3887 1 94420 6958

BC -4235 1 11200 8260

ABC -0590 1 00021 0001

ERROR 21713 8 1357

TOTAL 70108 15

Vmesoporo

A -079 1 0063 866

B -050 1 0168 398

AB 035 1 0023 174

C 046 1 0049 298

AC -065 1 0008 581

BC -066 1 0101 602

ABC 059 1 0014 479

ERROR 0073 8 00046

TOTAL 0227 15

oslashmacroporo

A 600 1 2250 001

B -656 1 2689 234

AB -766 1 3667 319

C 176 1 1936 016

AC -384 1 9216 080

BC -754 1 35532 309

ABC 480 1 14400 125

ERROR 18372 8 11483

TOTAL 30860 15

BaFe12O19 N = 300)

contaminacioacuten

acelerar el proceso

COD 1008841)

presentado en (c)

410(b)

quiacutemica Me22+

) y S2+

La unidad R

Fe 63+

O11)2-

con la unidad

Fe123+

y O en rojo

140412 cm-1

54503 cm-1

61631 cm-1

69926 cm-1

87333 cm-1

y 87333 cm-1

indica la

1 700 1424 379 194650

2 800 1249 592 463160

3 900 2826 152 479146

4 1000 4511 241 427750

(1000 degC) y Hc = 479148 Oe (900 degC)

Longitud 252

Peso 26371 KDa

Ecuacioacuten 41

Por lo tanto

Cab = 875

BaFe12O19

54503 cm-1

69926 cm-1

y 87333 cm-1

61631 cm-1

y 69926 cm-1

molecular grande

positivo

de BaFe12O19

fue de 875

CAPIacuteTULO 5

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

(1996) 11-35

(2013) 807-817 httpdxdoiorg101016j201305011

42866-800001-0

httpdxdoiorg101007s11095-010-0233-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-405545-200007-2

httpdxdoiorg101016B978-0-12-384954-000012-8

httpdxdoiorg101016B0-12-369401-901115-3

httpdxdoiorg101016B0-12-227410-500240-4

httpdxdoiorg101016B978-0-08-030275-150011-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-636560-350005-2

101021bk-2000-0750ch002

ANEXOS

ARTIacuteCULOS

Extranjero 4th

Inter-American

Accepted Manuscript

Highlights

method

structure

macropores

crystals

temperature

Abstract

1 Introduction

treatment

application

21 Materials

and 1000 degC

curves

3 Results

in Figure 1

evident

33 TEM images

4 Discussion

cell labeling [25]

magnetic behavior

5 Conclusions

Acknowledgements

References

2987-2990

Actuat A-Phys 109 (2003) 166-173

Captions for table

Table 1

Magnetic Properties

(emug)

700 2461 593 24220

800 1728 273 23451

900 2371 910 66740

1000 4467 2412 479012

700 1424 379 19465

800 1249 592 463160

900 2826 1527 479146

1000 4511 2410 427750

HIGHLIGHTS

method

structure

macropores

crystals

temperature

SDUWLFOHVQP

Dear authors

Editor-in-Chief

TD STC (2)

ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

Dear authors


CONTENIDO

11 OBJETIVOS 15

21 BIOMATERIALES 22

211 Aplicaciones 23

221 Liposomas 26

223 Micelas 27

SISTEMAS DDS 39

Riggio [45]) 26

filtros de bolsa 36

macroporo 46

9015964) 63

degC 66

en rojo 72

onda (cm-1

de 61 ~KDa 82

RESUMEN

ABSTRACT

delivery systems

CAPIacuteTULO 1

INTRODUCCIOacuteN

11 OBJETIVOS

12 HIPOacuteTESIS

nanopartiacuteculas

de M Mahmoudi [16]

CAPIacuteTULO 2

21 BIOMATERIALES

con el sistema vivo

211 Aplicaciones

b Hipertermia

221 Liposomas

223 Micelas

agua [50]

231 Diamagnetismo

pequentildea

232 Paramagnetismo

233 Ferromagnetismo

235 Ferrimagnetismo

liacutequida

a Fe3+

superficial

las partiacuteculas

a Atomizacioacuten

b Vaporizacioacuten

SISTEMAS DDS

adsorbidas

material

CAPIacuteTULO 3

alto (+)

Bajo (-) Alto (+)

A P (Kgcm2) 15 2

B T (degC) 180 200

C PS 30 50

A B AB C AC BC ABC

(1) - - + - + + -

a + - - - - + +

b - + - - - - +

ab + + + - - - -

c - - + + - - +

ac + - - + + - -

bc - + - + + + -

abc + + + + + + +

teacutermico

Tensor

histeacuteresis

Ecuacioacuten 31

tipo Western

BaFe12O19

CAPIacuteTULO 4

1No Exp

2Factor

3oslashagregado

5Vmesoporo

6oslashmacroporo

P T PS

1 - - - 169 2705 00743 1946

2 - + - 173 2456 00639 2340

3 + - - 171 3420 01686 2362

4 + + - 158 2199 00238 2213

5 - - + 150 2031 00463 2206

6 - + + 164 2064 00085 2435

7 + - + 172 1481 01015 2085

8 - - + 173 1116 00143 1971

EFECTO FACTOR 1SS

oslashagregado

A 049 1 00150 574

B 039 1 00095 363

AB -035 1 00076 293

C -005 1 00001 005

AC 015 1 00014 053

BC 031 1 00060 229

ABC 017 1 00018 069

ERROR 0041 8 00026

TOTAL 0083 15

A -2235 1 31220 2300

B -1653 1 17070 1128

AB -2529 1 39970 294

C -5501 1 18910 1393

AC -3887 1 94420 6958

BC -4235 1 11200 8260

ABC -0590 1 00021 0001

ERROR 21713 8 1357

TOTAL 70108 15

Vmesoporo

A -079 1 0063 866

B -050 1 0168 398

AB 035 1 0023 174

C 046 1 0049 298

AC -065 1 0008 581

BC -066 1 0101 602

ABC 059 1 0014 479

ERROR 0073 8 00046

TOTAL 0227 15

oslashmacroporo

A 600 1 2250 001

B -656 1 2689 234

AB -766 1 3667 319

C 176 1 1936 016

AC -384 1 9216 080

BC -754 1 35532 309

ABC 480 1 14400 125

ERROR 18372 8 11483

TOTAL 30860 15

BaFe12O19 N = 300)

contaminacioacuten

acelerar el proceso

COD 1008841)

presentado en (c)

410(b)

quiacutemica Me22+

) y S2+

La unidad R

Fe 63+

O11)2-

con la unidad

Fe123+

y O en rojo

140412 cm-1

54503 cm-1

61631 cm-1

69926 cm-1

87333 cm-1

y 87333 cm-1

indica la

1 700 1424 379 194650

2 800 1249 592 463160

3 900 2826 152 479146

4 1000 4511 241 427750

(1000 degC) y Hc = 479148 Oe (900 degC)

Longitud 252

Peso 26371 KDa

Ecuacioacuten 41

Por lo tanto

Cab = 875

BaFe12O19

54503 cm-1

69926 cm-1

y 87333 cm-1

61631 cm-1

y 69926 cm-1

molecular grande

positivo

de BaFe12O19

fue de 875

CAPIacuteTULO 5

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

(1996) 11-35

(2013) 807-817 httpdxdoiorg101016j201305011

42866-800001-0

httpdxdoiorg101007s11095-010-0233-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-405545-200007-2

httpdxdoiorg101016B978-0-12-384954-000012-8

httpdxdoiorg101016B0-12-369401-901115-3

httpdxdoiorg101016B0-12-227410-500240-4

httpdxdoiorg101016B978-0-08-030275-150011-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-636560-350005-2

101021bk-2000-0750ch002

ANEXOS

ARTIacuteCULOS

Extranjero 4th

Inter-American

Accepted Manuscript

Highlights

method

structure

macropores

crystals

temperature

Abstract

1 Introduction

treatment

application

21 Materials

and 1000 degC

curves

3 Results

in Figure 1

evident

33 TEM images

4 Discussion

cell labeling [25]

magnetic behavior

5 Conclusions

Acknowledgements

References

2987-2990

Actuat A-Phys 109 (2003) 166-173

Captions for table

Table 1

Magnetic Properties

(emug)

700 2461 593 24220

800 1728 273 23451

900 2371 910 66740

1000 4467 2412 479012

700 1424 379 19465

800 1249 592 463160

900 2826 1527 479146

1000 4511 2410 427750

HIGHLIGHTS

method

structure

macropores

crystals

temperature

SDUWLFOHVQP

Dear authors

Editor-in-Chief

TD STC (2)

ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

Dear authors


SISTEMAS DDS 39

Riggio [45]) 26

filtros de bolsa 36

macroporo 46

9015964) 63

degC 66

en rojo 72

onda (cm-1

de 61 ~KDa 82

RESUMEN

ABSTRACT

delivery systems

CAPIacuteTULO 1

INTRODUCCIOacuteN

11 OBJETIVOS

12 HIPOacuteTESIS

nanopartiacuteculas

de M Mahmoudi [16]

CAPIacuteTULO 2

21 BIOMATERIALES

con el sistema vivo

211 Aplicaciones

b Hipertermia

221 Liposomas

223 Micelas

agua [50]

231 Diamagnetismo

pequentildea

232 Paramagnetismo

233 Ferromagnetismo

235 Ferrimagnetismo

liacutequida

a Fe3+

superficial

las partiacuteculas

a Atomizacioacuten

b Vaporizacioacuten

SISTEMAS DDS

adsorbidas

material

CAPIacuteTULO 3

alto (+)

Bajo (-) Alto (+)

A P (Kgcm2) 15 2

B T (degC) 180 200

C PS 30 50

A B AB C AC BC ABC

(1) - - + - + + -

a + - - - - + +

b - + - - - - +

ab + + + - - - -

c - - + + - - +

ac + - - + + - -

bc - + - + + + -

abc + + + + + + +

teacutermico

Tensor

histeacuteresis

Ecuacioacuten 31

tipo Western

BaFe12O19

CAPIacuteTULO 4

1No Exp

2Factor

3oslashagregado

5Vmesoporo

6oslashmacroporo

P T PS

1 - - - 169 2705 00743 1946

2 - + - 173 2456 00639 2340

3 + - - 171 3420 01686 2362

4 + + - 158 2199 00238 2213

5 - - + 150 2031 00463 2206

6 - + + 164 2064 00085 2435

7 + - + 172 1481 01015 2085

8 - - + 173 1116 00143 1971

EFECTO FACTOR 1SS

oslashagregado

A 049 1 00150 574

B 039 1 00095 363

AB -035 1 00076 293

C -005 1 00001 005

AC 015 1 00014 053

BC 031 1 00060 229

ABC 017 1 00018 069

ERROR 0041 8 00026

TOTAL 0083 15

A -2235 1 31220 2300

B -1653 1 17070 1128

AB -2529 1 39970 294

C -5501 1 18910 1393

AC -3887 1 94420 6958

BC -4235 1 11200 8260

ABC -0590 1 00021 0001

ERROR 21713 8 1357

TOTAL 70108 15

Vmesoporo

A -079 1 0063 866

B -050 1 0168 398

AB 035 1 0023 174

C 046 1 0049 298

AC -065 1 0008 581

BC -066 1 0101 602

ABC 059 1 0014 479

ERROR 0073 8 00046

TOTAL 0227 15

oslashmacroporo

A 600 1 2250 001

B -656 1 2689 234

AB -766 1 3667 319

C 176 1 1936 016

AC -384 1 9216 080

BC -754 1 35532 309

ABC 480 1 14400 125

ERROR 18372 8 11483

TOTAL 30860 15

BaFe12O19 N = 300)

contaminacioacuten

acelerar el proceso

COD 1008841)

presentado en (c)

410(b)

quiacutemica Me22+

) y S2+

La unidad R

Fe 63+

O11)2-

con la unidad

Fe123+

y O en rojo

140412 cm-1

54503 cm-1

61631 cm-1

69926 cm-1

87333 cm-1

y 87333 cm-1

indica la

1 700 1424 379 194650

2 800 1249 592 463160

3 900 2826 152 479146

4 1000 4511 241 427750

(1000 degC) y Hc = 479148 Oe (900 degC)

Longitud 252

Peso 26371 KDa

Ecuacioacuten 41

Por lo tanto

Cab = 875

BaFe12O19

54503 cm-1

69926 cm-1

y 87333 cm-1

61631 cm-1

y 69926 cm-1

molecular grande

positivo

de BaFe12O19

fue de 875

CAPIacuteTULO 5

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

(1996) 11-35

(2013) 807-817 httpdxdoiorg101016j201305011

42866-800001-0

httpdxdoiorg101007s11095-010-0233-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-405545-200007-2

httpdxdoiorg101016B978-0-12-384954-000012-8

httpdxdoiorg101016B0-12-369401-901115-3

httpdxdoiorg101016B0-12-227410-500240-4

httpdxdoiorg101016B978-0-08-030275-150011-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-636560-350005-2

101021bk-2000-0750ch002

ANEXOS

ARTIacuteCULOS

Extranjero 4th

Inter-American

Accepted Manuscript

Highlights

method

structure

macropores

crystals

temperature

Abstract

1 Introduction

treatment

application

21 Materials

and 1000 degC

curves

3 Results

in Figure 1

evident

33 TEM images

4 Discussion

cell labeling [25]

magnetic behavior

5 Conclusions

Acknowledgements

References

2987-2990

Actuat A-Phys 109 (2003) 166-173

Captions for table

Table 1

Magnetic Properties

(emug)

700 2461 593 24220

800 1728 273 23451

900 2371 910 66740

1000 4467 2412 479012

700 1424 379 19465

800 1249 592 463160

900 2826 1527 479146

1000 4511 2410 427750

HIGHLIGHTS

method

structure

macropores

crystals

temperature

SDUWLFOHVQP

Dear authors

Editor-in-Chief

TD STC (2)

ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

Dear authors


Riggio [45]) 26

filtros de bolsa 36

macroporo 46

9015964) 63

degC 66

en rojo 72

onda (cm-1

de 61 ~KDa 82

RESUMEN

ABSTRACT

delivery systems

CAPIacuteTULO 1

INTRODUCCIOacuteN

11 OBJETIVOS

12 HIPOacuteTESIS

nanopartiacuteculas

de M Mahmoudi [16]

CAPIacuteTULO 2

21 BIOMATERIALES

con el sistema vivo

211 Aplicaciones

b Hipertermia

221 Liposomas

223 Micelas

agua [50]

231 Diamagnetismo

pequentildea

232 Paramagnetismo

233 Ferromagnetismo

235 Ferrimagnetismo

liacutequida

a Fe3+

superficial

las partiacuteculas

a Atomizacioacuten

b Vaporizacioacuten

SISTEMAS DDS

adsorbidas

material

CAPIacuteTULO 3

alto (+)

Bajo (-) Alto (+)

A P (Kgcm2) 15 2

B T (degC) 180 200

C PS 30 50

A B AB C AC BC ABC

(1) - - + - + + -

a + - - - - + +

b - + - - - - +

ab + + + - - - -

c - - + + - - +

ac + - - + + - -

bc - + - + + + -

abc + + + + + + +

teacutermico

Tensor

histeacuteresis

Ecuacioacuten 31

tipo Western

BaFe12O19

CAPIacuteTULO 4

1No Exp

2Factor

3oslashagregado

5Vmesoporo

6oslashmacroporo

P T PS

1 - - - 169 2705 00743 1946

2 - + - 173 2456 00639 2340

3 + - - 171 3420 01686 2362

4 + + - 158 2199 00238 2213

5 - - + 150 2031 00463 2206

6 - + + 164 2064 00085 2435

7 + - + 172 1481 01015 2085

8 - - + 173 1116 00143 1971

EFECTO FACTOR 1SS

oslashagregado

A 049 1 00150 574

B 039 1 00095 363

AB -035 1 00076 293

C -005 1 00001 005

AC 015 1 00014 053

BC 031 1 00060 229

ABC 017 1 00018 069

ERROR 0041 8 00026

TOTAL 0083 15

A -2235 1 31220 2300

B -1653 1 17070 1128

AB -2529 1 39970 294

C -5501 1 18910 1393

AC -3887 1 94420 6958

BC -4235 1 11200 8260

ABC -0590 1 00021 0001

ERROR 21713 8 1357

TOTAL 70108 15

Vmesoporo

A -079 1 0063 866

B -050 1 0168 398

AB 035 1 0023 174

C 046 1 0049 298

AC -065 1 0008 581

BC -066 1 0101 602

ABC 059 1 0014 479

ERROR 0073 8 00046

TOTAL 0227 15

oslashmacroporo

A 600 1 2250 001

B -656 1 2689 234

AB -766 1 3667 319

C 176 1 1936 016

AC -384 1 9216 080

BC -754 1 35532 309

ABC 480 1 14400 125

ERROR 18372 8 11483

TOTAL 30860 15

BaFe12O19 N = 300)

contaminacioacuten

acelerar el proceso

COD 1008841)

presentado en (c)

410(b)

quiacutemica Me22+

) y S2+

La unidad R

Fe 63+

O11)2-

con la unidad

Fe123+

y O en rojo

140412 cm-1

54503 cm-1

61631 cm-1

69926 cm-1

87333 cm-1

y 87333 cm-1

indica la

1 700 1424 379 194650

2 800 1249 592 463160

3 900 2826 152 479146

4 1000 4511 241 427750

(1000 degC) y Hc = 479148 Oe (900 degC)

Longitud 252

Peso 26371 KDa

Ecuacioacuten 41

Por lo tanto

Cab = 875

BaFe12O19

54503 cm-1

69926 cm-1

y 87333 cm-1

61631 cm-1

y 69926 cm-1

molecular grande

positivo

de BaFe12O19

fue de 875

CAPIacuteTULO 5

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

(1996) 11-35

(2013) 807-817 httpdxdoiorg101016j201305011

42866-800001-0

httpdxdoiorg101007s11095-010-0233-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-405545-200007-2

httpdxdoiorg101016B978-0-12-384954-000012-8

httpdxdoiorg101016B0-12-369401-901115-3

httpdxdoiorg101016B0-12-227410-500240-4

httpdxdoiorg101016B978-0-08-030275-150011-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-636560-350005-2

101021bk-2000-0750ch002

ANEXOS

ARTIacuteCULOS

Extranjero 4th

Inter-American

Accepted Manuscript

Highlights

method

structure

macropores

crystals

temperature

Abstract

1 Introduction

treatment

application

21 Materials

and 1000 degC

curves

3 Results

in Figure 1

evident

33 TEM images

4 Discussion

cell labeling [25]

magnetic behavior

5 Conclusions

Acknowledgements

References

2987-2990

Actuat A-Phys 109 (2003) 166-173

Captions for table

Table 1

Magnetic Properties

(emug)

700 2461 593 24220

800 1728 273 23451

900 2371 910 66740

1000 4467 2412 479012

700 1424 379 19465

800 1249 592 463160

900 2826 1527 479146

1000 4511 2410 427750

HIGHLIGHTS

method

structure

macropores

crystals

temperature

SDUWLFOHVQP

Dear authors

Editor-in-Chief

TD STC (2)

ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

Dear authors


filtros de bolsa 36

macroporo 46

9015964) 63

degC 66

en rojo 72

onda (cm-1

de 61 ~KDa 82

RESUMEN

ABSTRACT

delivery systems

CAPIacuteTULO 1

INTRODUCCIOacuteN

11 OBJETIVOS

12 HIPOacuteTESIS

nanopartiacuteculas

de M Mahmoudi [16]

CAPIacuteTULO 2

21 BIOMATERIALES

con el sistema vivo

211 Aplicaciones

b Hipertermia

221 Liposomas

223 Micelas

agua [50]

231 Diamagnetismo

pequentildea

232 Paramagnetismo

233 Ferromagnetismo

235 Ferrimagnetismo

liacutequida

a Fe3+

superficial

las partiacuteculas

a Atomizacioacuten

b Vaporizacioacuten

SISTEMAS DDS

adsorbidas

material

CAPIacuteTULO 3

alto (+)

Bajo (-) Alto (+)

A P (Kgcm2) 15 2

B T (degC) 180 200

C PS 30 50

A B AB C AC BC ABC

(1) - - + - + + -

a + - - - - + +

b - + - - - - +

ab + + + - - - -

c - - + + - - +

ac + - - + + - -

bc - + - + + + -

abc + + + + + + +

teacutermico

Tensor

histeacuteresis

Ecuacioacuten 31

tipo Western

BaFe12O19

CAPIacuteTULO 4

1No Exp

2Factor

3oslashagregado

5Vmesoporo

6oslashmacroporo

P T PS

1 - - - 169 2705 00743 1946

2 - + - 173 2456 00639 2340

3 + - - 171 3420 01686 2362

4 + + - 158 2199 00238 2213

5 - - + 150 2031 00463 2206

6 - + + 164 2064 00085 2435

7 + - + 172 1481 01015 2085

8 - - + 173 1116 00143 1971

EFECTO FACTOR 1SS

oslashagregado

A 049 1 00150 574

B 039 1 00095 363

AB -035 1 00076 293

C -005 1 00001 005

AC 015 1 00014 053

BC 031 1 00060 229

ABC 017 1 00018 069

ERROR 0041 8 00026

TOTAL 0083 15

A -2235 1 31220 2300

B -1653 1 17070 1128

AB -2529 1 39970 294

C -5501 1 18910 1393

AC -3887 1 94420 6958

BC -4235 1 11200 8260

ABC -0590 1 00021 0001

ERROR 21713 8 1357

TOTAL 70108 15

Vmesoporo

A -079 1 0063 866

B -050 1 0168 398

AB 035 1 0023 174

C 046 1 0049 298

AC -065 1 0008 581

BC -066 1 0101 602

ABC 059 1 0014 479

ERROR 0073 8 00046

TOTAL 0227 15

oslashmacroporo

A 600 1 2250 001

B -656 1 2689 234

AB -766 1 3667 319

C 176 1 1936 016

AC -384 1 9216 080

BC -754 1 35532 309

ABC 480 1 14400 125

ERROR 18372 8 11483

TOTAL 30860 15

BaFe12O19 N = 300)

contaminacioacuten

acelerar el proceso

COD 1008841)

presentado en (c)

410(b)

quiacutemica Me22+

) y S2+

La unidad R

Fe 63+

O11)2-

con la unidad

Fe123+

y O en rojo

140412 cm-1

54503 cm-1

61631 cm-1

69926 cm-1

87333 cm-1

y 87333 cm-1

indica la

1 700 1424 379 194650

2 800 1249 592 463160

3 900 2826 152 479146

4 1000 4511 241 427750

(1000 degC) y Hc = 479148 Oe (900 degC)

Longitud 252

Peso 26371 KDa

Ecuacioacuten 41

Por lo tanto

Cab = 875

BaFe12O19

54503 cm-1

69926 cm-1

y 87333 cm-1

61631 cm-1

y 69926 cm-1

molecular grande

positivo

de BaFe12O19

fue de 875

CAPIacuteTULO 5

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

(1996) 11-35

(2013) 807-817 httpdxdoiorg101016j201305011

42866-800001-0

httpdxdoiorg101007s11095-010-0233-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-405545-200007-2

httpdxdoiorg101016B978-0-12-384954-000012-8

httpdxdoiorg101016B0-12-369401-901115-3

httpdxdoiorg101016B0-12-227410-500240-4

httpdxdoiorg101016B978-0-08-030275-150011-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-636560-350005-2

101021bk-2000-0750ch002

ANEXOS

ARTIacuteCULOS

Extranjero 4th

Inter-American

Accepted Manuscript

Highlights

method

structure

macropores

crystals

temperature

Abstract

1 Introduction

treatment

application

21 Materials

and 1000 degC

curves

3 Results

in Figure 1

evident

33 TEM images

4 Discussion

cell labeling [25]

magnetic behavior

5 Conclusions

Acknowledgements

References

2987-2990

Actuat A-Phys 109 (2003) 166-173

Captions for table

Table 1

Magnetic Properties

(emug)

700 2461 593 24220

800 1728 273 23451

900 2371 910 66740

1000 4467 2412 479012

700 1424 379 19465

800 1249 592 463160

900 2826 1527 479146

1000 4511 2410 427750

HIGHLIGHTS

method

structure

macropores

crystals

temperature

SDUWLFOHVQP

Dear authors

Editor-in-Chief

TD STC (2)

ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

Dear authors


degC 66

en rojo 72

onda (cm-1

de 61 ~KDa 82

RESUMEN

ABSTRACT

delivery systems

CAPIacuteTULO 1

INTRODUCCIOacuteN

11 OBJETIVOS

12 HIPOacuteTESIS

nanopartiacuteculas

de M Mahmoudi [16]

CAPIacuteTULO 2

21 BIOMATERIALES

con el sistema vivo

211 Aplicaciones

b Hipertermia

221 Liposomas

223 Micelas

agua [50]

231 Diamagnetismo

pequentildea

232 Paramagnetismo

233 Ferromagnetismo

235 Ferrimagnetismo

liacutequida

a Fe3+

superficial

las partiacuteculas

a Atomizacioacuten

b Vaporizacioacuten

SISTEMAS DDS

adsorbidas

material

CAPIacuteTULO 3

alto (+)

Bajo (-) Alto (+)

A P (Kgcm2) 15 2

B T (degC) 180 200

C PS 30 50

A B AB C AC BC ABC

(1) - - + - + + -

a + - - - - + +

b - + - - - - +

ab + + + - - - -

c - - + + - - +

ac + - - + + - -

bc - + - + + + -

abc + + + + + + +

teacutermico

Tensor

histeacuteresis

Ecuacioacuten 31

tipo Western

BaFe12O19

CAPIacuteTULO 4

1No Exp

2Factor

3oslashagregado

5Vmesoporo

6oslashmacroporo

P T PS

1 - - - 169 2705 00743 1946

2 - + - 173 2456 00639 2340

3 + - - 171 3420 01686 2362

4 + + - 158 2199 00238 2213

5 - - + 150 2031 00463 2206

6 - + + 164 2064 00085 2435

7 + - + 172 1481 01015 2085

8 - - + 173 1116 00143 1971

EFECTO FACTOR 1SS

oslashagregado

A 049 1 00150 574

B 039 1 00095 363

AB -035 1 00076 293

C -005 1 00001 005

AC 015 1 00014 053

BC 031 1 00060 229

ABC 017 1 00018 069

ERROR 0041 8 00026

TOTAL 0083 15

A -2235 1 31220 2300

B -1653 1 17070 1128

AB -2529 1 39970 294

C -5501 1 18910 1393

AC -3887 1 94420 6958

BC -4235 1 11200 8260

ABC -0590 1 00021 0001

ERROR 21713 8 1357

TOTAL 70108 15

Vmesoporo

A -079 1 0063 866

B -050 1 0168 398

AB 035 1 0023 174

C 046 1 0049 298

AC -065 1 0008 581

BC -066 1 0101 602

ABC 059 1 0014 479

ERROR 0073 8 00046

TOTAL 0227 15

oslashmacroporo

A 600 1 2250 001

B -656 1 2689 234

AB -766 1 3667 319

C 176 1 1936 016

AC -384 1 9216 080

BC -754 1 35532 309

ABC 480 1 14400 125

ERROR 18372 8 11483

TOTAL 30860 15

BaFe12O19 N = 300)

contaminacioacuten

acelerar el proceso

COD 1008841)

presentado en (c)

410(b)

quiacutemica Me22+

) y S2+

La unidad R

Fe 63+

O11)2-

con la unidad

Fe123+

y O en rojo

140412 cm-1

54503 cm-1

61631 cm-1

69926 cm-1

87333 cm-1

y 87333 cm-1

indica la

1 700 1424 379 194650

2 800 1249 592 463160

3 900 2826 152 479146

4 1000 4511 241 427750

(1000 degC) y Hc = 479148 Oe (900 degC)

Longitud 252

Peso 26371 KDa

Ecuacioacuten 41

Por lo tanto

Cab = 875

BaFe12O19

54503 cm-1

69926 cm-1

y 87333 cm-1

61631 cm-1

y 69926 cm-1

molecular grande

positivo

de BaFe12O19

fue de 875

CAPIacuteTULO 5

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

(1996) 11-35

(2013) 807-817 httpdxdoiorg101016j201305011

42866-800001-0

httpdxdoiorg101007s11095-010-0233-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-405545-200007-2

httpdxdoiorg101016B978-0-12-384954-000012-8

httpdxdoiorg101016B0-12-369401-901115-3

httpdxdoiorg101016B0-12-227410-500240-4

httpdxdoiorg101016B978-0-08-030275-150011-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-636560-350005-2

101021bk-2000-0750ch002

ANEXOS

ARTIacuteCULOS

Extranjero 4th

Inter-American

Accepted Manuscript

Highlights

method

structure

macropores

crystals

temperature

Abstract

1 Introduction

treatment

application

21 Materials

and 1000 degC

curves

3 Results

in Figure 1

evident

33 TEM images

4 Discussion

cell labeling [25]

magnetic behavior

5 Conclusions

Acknowledgements

References

2987-2990

Actuat A-Phys 109 (2003) 166-173

Captions for table

Table 1

Magnetic Properties

(emug)

700 2461 593 24220

800 1728 273 23451

900 2371 910 66740

1000 4467 2412 479012

700 1424 379 19465

800 1249 592 463160

900 2826 1527 479146

1000 4511 2410 427750

HIGHLIGHTS

method

structure

macropores

crystals

temperature

SDUWLFOHVQP

Dear authors

Editor-in-Chief

TD STC (2)

ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

Dear authors


en rojo 72

onda (cm-1

de 61 ~KDa 82

RESUMEN

ABSTRACT

delivery systems

CAPIacuteTULO 1

INTRODUCCIOacuteN

11 OBJETIVOS

12 HIPOacuteTESIS

nanopartiacuteculas

de M Mahmoudi [16]

CAPIacuteTULO 2

21 BIOMATERIALES

con el sistema vivo

211 Aplicaciones

b Hipertermia

221 Liposomas

223 Micelas

agua [50]

231 Diamagnetismo

pequentildea

232 Paramagnetismo

233 Ferromagnetismo

235 Ferrimagnetismo

liacutequida

a Fe3+

superficial

las partiacuteculas

a Atomizacioacuten

b Vaporizacioacuten

SISTEMAS DDS

adsorbidas

material

CAPIacuteTULO 3

alto (+)

Bajo (-) Alto (+)

A P (Kgcm2) 15 2

B T (degC) 180 200

C PS 30 50

A B AB C AC BC ABC

(1) - - + - + + -

a + - - - - + +

b - + - - - - +

ab + + + - - - -

c - - + + - - +

ac + - - + + - -

bc - + - + + + -

abc + + + + + + +

teacutermico

Tensor

histeacuteresis

Ecuacioacuten 31

tipo Western

BaFe12O19

CAPIacuteTULO 4

1No Exp

2Factor

3oslashagregado

5Vmesoporo

6oslashmacroporo

P T PS

1 - - - 169 2705 00743 1946

2 - + - 173 2456 00639 2340

3 + - - 171 3420 01686 2362

4 + + - 158 2199 00238 2213

5 - - + 150 2031 00463 2206

6 - + + 164 2064 00085 2435

7 + - + 172 1481 01015 2085

8 - - + 173 1116 00143 1971

EFECTO FACTOR 1SS

oslashagregado

A 049 1 00150 574

B 039 1 00095 363

AB -035 1 00076 293

C -005 1 00001 005

AC 015 1 00014 053

BC 031 1 00060 229

ABC 017 1 00018 069

ERROR 0041 8 00026

TOTAL 0083 15

A -2235 1 31220 2300

B -1653 1 17070 1128

AB -2529 1 39970 294

C -5501 1 18910 1393

AC -3887 1 94420 6958

BC -4235 1 11200 8260

ABC -0590 1 00021 0001

ERROR 21713 8 1357

TOTAL 70108 15

Vmesoporo

A -079 1 0063 866

B -050 1 0168 398

AB 035 1 0023 174

C 046 1 0049 298

AC -065 1 0008 581

BC -066 1 0101 602

ABC 059 1 0014 479

ERROR 0073 8 00046

TOTAL 0227 15

oslashmacroporo

A 600 1 2250 001

B -656 1 2689 234

AB -766 1 3667 319

C 176 1 1936 016

AC -384 1 9216 080

BC -754 1 35532 309

ABC 480 1 14400 125

ERROR 18372 8 11483

TOTAL 30860 15

BaFe12O19 N = 300)

contaminacioacuten

acelerar el proceso

COD 1008841)

presentado en (c)

410(b)

quiacutemica Me22+

) y S2+

La unidad R

Fe 63+

O11)2-

con la unidad

Fe123+

y O en rojo

140412 cm-1

54503 cm-1

61631 cm-1

69926 cm-1

87333 cm-1

y 87333 cm-1

indica la

1 700 1424 379 194650

2 800 1249 592 463160

3 900 2826 152 479146

4 1000 4511 241 427750

(1000 degC) y Hc = 479148 Oe (900 degC)

Longitud 252

Peso 26371 KDa

Ecuacioacuten 41

Por lo tanto

Cab = 875

BaFe12O19

54503 cm-1

69926 cm-1

y 87333 cm-1

61631 cm-1

y 69926 cm-1

molecular grande

positivo

de BaFe12O19

fue de 875

CAPIacuteTULO 5

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

(1996) 11-35

(2013) 807-817 httpdxdoiorg101016j201305011

42866-800001-0

httpdxdoiorg101007s11095-010-0233-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-405545-200007-2

httpdxdoiorg101016B978-0-12-384954-000012-8

httpdxdoiorg101016B0-12-369401-901115-3

httpdxdoiorg101016B0-12-227410-500240-4

httpdxdoiorg101016B978-0-08-030275-150011-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-636560-350005-2

101021bk-2000-0750ch002

ANEXOS

ARTIacuteCULOS

Extranjero 4th

Inter-American

Accepted Manuscript

Highlights

method

structure

macropores

crystals

temperature

Abstract

1 Introduction

treatment

application

21 Materials

and 1000 degC

curves

3 Results

in Figure 1

evident

33 TEM images

4 Discussion

cell labeling [25]

magnetic behavior

5 Conclusions

Acknowledgements

References

2987-2990

Actuat A-Phys 109 (2003) 166-173

Captions for table

Table 1

Magnetic Properties

(emug)

700 2461 593 24220

800 1728 273 23451

900 2371 910 66740

1000 4467 2412 479012

700 1424 379 19465

800 1249 592 463160

900 2826 1527 479146

1000 4511 2410 427750

HIGHLIGHTS

method

structure

macropores

crystals

temperature

SDUWLFOHVQP

Dear authors

Editor-in-Chief

TD STC (2)

ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

Dear authors


de 61 ~KDa 82

RESUMEN

ABSTRACT

delivery systems

CAPIacuteTULO 1

INTRODUCCIOacuteN

11 OBJETIVOS

12 HIPOacuteTESIS

nanopartiacuteculas

de M Mahmoudi [16]

CAPIacuteTULO 2

21 BIOMATERIALES

con el sistema vivo

211 Aplicaciones

b Hipertermia

221 Liposomas

223 Micelas

agua [50]

231 Diamagnetismo

pequentildea

232 Paramagnetismo

233 Ferromagnetismo

235 Ferrimagnetismo

liacutequida

a Fe3+

superficial

las partiacuteculas

a Atomizacioacuten

b Vaporizacioacuten

SISTEMAS DDS

adsorbidas

material

CAPIacuteTULO 3

alto (+)

Bajo (-) Alto (+)

A P (Kgcm2) 15 2

B T (degC) 180 200

C PS 30 50

A B AB C AC BC ABC

(1) - - + - + + -

a + - - - - + +

b - + - - - - +

ab + + + - - - -

c - - + + - - +

ac + - - + + - -

bc - + - + + + -

abc + + + + + + +

teacutermico

Tensor

histeacuteresis

Ecuacioacuten 31

tipo Western

BaFe12O19

CAPIacuteTULO 4

1No Exp

2Factor

3oslashagregado

5Vmesoporo

6oslashmacroporo

P T PS

1 - - - 169 2705 00743 1946

2 - + - 173 2456 00639 2340

3 + - - 171 3420 01686 2362

4 + + - 158 2199 00238 2213

5 - - + 150 2031 00463 2206

6 - + + 164 2064 00085 2435

7 + - + 172 1481 01015 2085

8 - - + 173 1116 00143 1971

EFECTO FACTOR 1SS

oslashagregado

A 049 1 00150 574

B 039 1 00095 363

AB -035 1 00076 293

C -005 1 00001 005

AC 015 1 00014 053

BC 031 1 00060 229

ABC 017 1 00018 069

ERROR 0041 8 00026

TOTAL 0083 15

A -2235 1 31220 2300

B -1653 1 17070 1128

AB -2529 1 39970 294

C -5501 1 18910 1393

AC -3887 1 94420 6958

BC -4235 1 11200 8260

ABC -0590 1 00021 0001

ERROR 21713 8 1357

TOTAL 70108 15

Vmesoporo

A -079 1 0063 866

B -050 1 0168 398

AB 035 1 0023 174

C 046 1 0049 298

AC -065 1 0008 581

BC -066 1 0101 602

ABC 059 1 0014 479

ERROR 0073 8 00046

TOTAL 0227 15

oslashmacroporo

A 600 1 2250 001

B -656 1 2689 234

AB -766 1 3667 319

C 176 1 1936 016

AC -384 1 9216 080

BC -754 1 35532 309

ABC 480 1 14400 125

ERROR 18372 8 11483

TOTAL 30860 15

BaFe12O19 N = 300)

contaminacioacuten

acelerar el proceso

COD 1008841)

presentado en (c)

410(b)

quiacutemica Me22+

) y S2+

La unidad R

Fe 63+

O11)2-

con la unidad

Fe123+

y O en rojo

140412 cm-1

54503 cm-1

61631 cm-1

69926 cm-1

87333 cm-1

y 87333 cm-1

indica la

1 700 1424 379 194650

2 800 1249 592 463160

3 900 2826 152 479146

4 1000 4511 241 427750

(1000 degC) y Hc = 479148 Oe (900 degC)

Longitud 252

Peso 26371 KDa

Ecuacioacuten 41

Por lo tanto

Cab = 875

BaFe12O19

54503 cm-1

69926 cm-1

y 87333 cm-1

61631 cm-1

y 69926 cm-1

molecular grande

positivo

de BaFe12O19

fue de 875

CAPIacuteTULO 5

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

(1996) 11-35

(2013) 807-817 httpdxdoiorg101016j201305011

42866-800001-0

httpdxdoiorg101007s11095-010-0233-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-405545-200007-2

httpdxdoiorg101016B978-0-12-384954-000012-8

httpdxdoiorg101016B0-12-369401-901115-3

httpdxdoiorg101016B0-12-227410-500240-4

httpdxdoiorg101016B978-0-08-030275-150011-4

httpdxdoiorg101016B978-0-12-636560-350005-2

101021bk-2000-0750ch002

ANEXOS

ARTIacuteCULOS

Extranjero 4th

Inter-American

Accepted Manuscript

Highlights

method

structure

macropores

crystals

temperature

Abstract

1 Introduction

treatment

application

21 Materials

and 1000 degC

curves

3 Results

in Figure 1

evident

33 TEM images

4 Discussion

cell labeling [25]

magnetic behavior

5 Conclusions

Acknowledgements

References

2987-2990

Actuat A-Phys 109 (2003) 166-173

Captions for table

Table 1

Magnetic Properties

(emug)

700 2461 593 24220

800 1728 273 23451

900 2371 910 66740

1000 4467 2412 479012

700 1424 379 19465

800 1249 592 463160

900 2826 1527 479146

1000 4511 2410 427750

HIGHLIGHTS

method

structure

macropores

crystals

temperature

SDUWLFOHVQP

Dear authors

Editor-in-Chief

TD STC (2)

ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

Dear authors


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UNIVERSIDAD MICHOACANA DE INSTITUTO DE INVESTIGACION …