Sílica mesoporosa - Mesoporous silica

Imagens de microscopia eletrônica de transmissão (TEM, topo) e microscopia eletrônica de varredura (SEM) de nanopartículas de sílica mesoporosa.

A sílica mesoporosa é uma forma mesoporosa de sílica e um desenvolvimento recente em nanotecnologia . Os tipos mais comuns de nanopartículas mesoporosas são MCM-41 e SBA-15. A pesquisa continua nas partículas, que têm aplicações em catálise , liberação de drogas e imagem .

Um composto que produz sílica mesoporosa foi patenteado por volta de 1970. Passou quase despercebido e foi reproduzido em 1997. Nanopartículas de sílica mesoporosa (MSNs) foram sintetizadas independentemente em 1990 por pesquisadores japoneses. Posteriormente, foram produzidos também nos laboratórios da Mobil Corporation e denominados Mobil Composition of Matter (ou Mobil Crystalline Materials, MCM).

Seis anos depois, nanopartículas de sílica com poros muito maiores (4,6 a 30 nanômetros) foram produzidas na Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara . O material foi denominado Santa Barbara Amorphous type material, ou SBA-15. Essas partículas também possuem uma matriz hexagonal de poros.

Os pesquisadores que inventaram esses tipos de partículas planejaram usá-los como peneiras moleculares . Hoje, as nanopartículas de sílica mesoporosa têm muitas aplicações na medicina , biossensores , armazenamento de energia térmica, filtragem de água / gás e imagem.

Síntese

Frascos de sílica mesoporosa
Imagem TEM de uma nanopartícula de sílica mesoporosa

Nanopartículas de sílica mesoporosa são sintetizadas por meio da reação do ortossilicato de tetraetila com um molde feito de hastes micelares. O resultado é uma coleção de esferas ou hastes de tamanho nano que são preenchidas com um arranjo regular de poros. O modelo pode então ser removido por lavagem com um solvente ajustado para o pH adequado .

As partículas mesoporosas também podem ser sintetizadas usando um método simples de sol-gel, como o processo Stöber , ou um método de secagem por spray. O ortossilicato de tetraetila também é usado com um monômero de polímero adicional (como molde).

No entanto, TEOS não é o precursor mais eficaz para sintetizar tais partículas; um precursor melhor é (3-Mercaptopropil) trimetoxisilano, freqüentemente abreviado para MPTMS. O uso deste precursor reduz drasticamente a chance de agregação e garante esferas mais uniformes.

Entrega de drogas

A grande área superficial dos poros permite que as partículas sejam preenchidas com um fármaco ou uma citotoxina . Como um Cavalo de Tróia , as partículas serão absorvidas por certas células biológicas por meio de endocitose , dependendo de quais substâncias químicas estão fixadas no exterior das esferas. Alguns tipos de células cancerosas vão absorver mais partículas do que as células saudáveis, dando aos pesquisadores a esperança de que o MCM-41 um dia será usado para tratar certos tipos de câncer.

A sílica mesoporosa solicitada (por exemplo, SBA-15, TUD-1, HMM-33 e FSM-16) também mostra potencial para aumentar a dissolução in vitro e in vivo de drogas pouco solúveis em água. Muitos candidatos a medicamentos provenientes da descoberta de medicamentos sofrem de baixa solubilidade em água. Uma dissolução insuficiente dessas drogas hidrofóbicas nos fluidos gastrointestinais limita fortemente a biodisponibilidade oral. Um exemplo é o itraconazol, que é um antimicótico conhecido por sua baixa solubilidade aquosa. Após a introdução da formulação itraconazol-on-SBA-15 em fluidos gastrointestinais simulados, uma solução supersaturada é obtida dando origem a um transporte intestinal transepitelial melhorado. Além disso, a absorção eficiente na circulação sistêmica do itraconazol formulado com SBA-15 foi demonstrada in vivo (coelhos e cães). Esta abordagem baseada em SBA-15 produz formulações estáveis ​​e pode ser usada para uma grande variedade de compostos pouco solúveis em água.

Biossensores

A estrutura dessas partículas permite que sejam preenchidas com um corante fluorescente que normalmente seria incapaz de atravessar as paredes celulares. O material do MSN é então fechado com uma molécula compatível com as células-alvo. Quando os MSNs são adicionados a uma cultura de células, eles carregam o corante através da membrana celular. Essas partículas são opticamente transparentes, de modo que o corante pode ser visto através das paredes de sílica. O corante nas partículas não tem o mesmo problema de auto-extinção que um corante em solução tem. Os tipos de moléculas enxertadas na parte externa dos MSNs controlarão quais tipos de biomoléculas são permitidas dentro das partículas para interagir com o corante.

Veja também

Referências