Ciclos magnéticos de radiofrecuencia: caracterización de nanopartículas magnéticas para aplicaciones biomédicas

GIULIANO ANDRÉS BASSO; BRUVERA IGNACIO JAVIER; PEDRO MENDOZA ZÉLIS

La Plata

Jornada; 7ma Jornada de Investigación, Transferencia, Extensión y Enseñanza ? Edición 2023; 2023

Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata

La disipación de potencia por nanopartículas magnéticas (NPM) expuestas a campos de radiofrecuencia (RF) ha permitido el desarrollo de diversas aplicaciones en biomedicina, tales como liberación controlada de drogas, descongelamiento de tejidos criopreservados y termoterapia oncológica. En estas aplicaciones, las NPM absorben energía del campo y la liberan a su entorno mediante calor. El factor de mérito para la transducción de potencia por parte de las NPM se denomina SAR (Specific Absortion Rate) y representa la potencia disipada por unidad de masa de NPM a una dada amplitud y frecuencia de campo RF.La disipación de potencia tiene su origen en el retraso de la magnetización respecto al campo aplicado. La energía disipada por una muestra durante un ciclo magnético M vs. H es igual al área del mismo. La forma del ciclo está determinada por el medio de soporte, tamaño y forma de las NPM, la interacción entre ellas y con el medio, así como del campo aplicado (frecuencia y amplitud). La técnica ESAR (Electromagnetic Specific Absorption Rate) se basa precisamente en medición inductiva del ciclo magnético de RF de la muestra las FEM proporcionales a la derivada temporal de la magnetización de la muestra y del campo aplicado. Este método inductivo no solo permite realizar mediciones muy rápidas (∼2 s) en todo tipo de muestras, sino que también proporciona, junto con los valores de SAR, la magnetización real frente al ciclo de campo de los MNP. Presenta un gran potencial de aplicación debido a que permite el estudio de muestras sólidas y biológicas de difícil –a veces imposible– caracterización por el método calorimétrico convencional. Además, se presenta como la técnica idónea para caracterizar la evolución de la respuesta magnética de las nanopartículas durante el descongelamiento de su medio portador.La generación del campo magnético alterno utilizado en esta técnica consiste esencialmente en alcanzar el régimen de resonancia en un circuito RLC cuyos parámetros capacitivos e inductivos son variables. En estas condiciones se obtiene una corriente alterna de alta intensidad que al circular por una bobina externa da origen al campo magnético de interés. El equipo generador de campos RF es un equipo comercial Hüttinger TIG 2,5/300. El relevamiento del ciclo magnético M vs. H se realiza mediante un dispositivo desarrollado por el Grupo de Magnetismo y Materiales Magnéticos consiste en un arreglo de bobinas captoras en serie oposición separadas una distancia fija y montadas sobre un posicionador vertical de alta precisión. Debido a la ley de inducción electromagnética de Faraday, se puede determinar la magnetización de la muestra como la integral temporal de la diferencia de potencial entre los extremos del par de bobinas.En este trabajo se profundizará respecto a los parámetros constitutivos del equipo y del dispositivo de relevamiento magnético desarrollado ad hoc. También se detallará el proceso de calibración del equipo, la adquisición de señales y posterior procesamiento de las mismas, en donde se logró exitosamente eliminar una interferencia de alta frecuencia propia del generador. Por último, se discutirán los ciclos magnéticos de nanopartículas incorporadas en tejido tumoral murino y los ciclos magnéticos de ferrofluidos de base acuosa en descongelamiento del medio portador.