Nanopartículas Magnéticas à Base de Óxido de Ferro: Propriedades Magnéticas e Aplicações na Medicina

Abstract

As nanopartículas (NPs) à base de óxido de ferro, como magnetita e maguemita, têm grande destaque em diversas áreas da ciência, inclusive na medicina. Há décadas, elas são usadas na reposição de ferro para pacientes com anemia, como agentes de contraste em ressonância magnética (MRI – “Magnetic Resonance Imaging”), na entrega de agentes terapêuticos mediada ou não por gradiente de campo magnético, em terapias térmicas foto e magnetoestimuladas, entre outras. Neste artigo, apresentamos suas propriedades magnéticas. Discutimos de forma breve seu ordenamento ferrimagnético, a importância da anisotropia magnética e sua relação com a histerese magnética (modelo de Stoner-Wohlfarth) e o regime superparamagnético. As diferenças entre superparamagnetismo e paramagnetismo são enfatizadas, além da importância da estabilidade coloidal dessas nanoestruturas para aplicações biomédicas. Finalmente, diversas aplicações biomédicas são discutidas, entre elas hipertermia magnética, terapia fototérmica, imunoterapia e uma nova técnica de imagem com potencial clínico, conhecida como “Magnetic Particle Imaging” (MPI).Iron oxide-based nanoparticles (NPs), such as magnetite and maghemite, are highly prominent in various scientific fields, including medicine. For decades, they have been used for iron supplementation in patients with anemia, as contrast agents in magnetic resonance imaging (MRI), in the delivery of therapeutic agents mediated or not by magnetic field gradients, and in photo- and magneto-stimulated thermal therapies, among other applications. In this article, we present their magnetic properties. We briefly discuss their ferrimagnetic ordering, the importance of magnetic anisotropy and its relation to magnetic hysteresis (Stoner-Wohlfarth model), and the superparamagnetic regime. The differences between superparamagnetism and paramagnetism are emphasized, as well as the importance of the colloidal stability of these nanostructures for biomedical applications. Finally, various biomedical applications are discussed, including magnetic hyperthermia, photothermal therapy, immunotherapy, and a new imaging technique with clinical potential known as Magnetic Particle Imaging (MPI).