Diseño de síntesis para manufactura reproducible de nanopartículas superparamagnéticas orientadas a aplicaciones biomédicas

Abstract

Las nanociencias surgen como una herramienta para plantear soluciones alternativas en el abordaje de problemas comunes en ciencia y tecnología. Estos nuevos nanomateriales son diseñados y sintetizados para desempeñar usos muy específicos y delicados, como lo es por ejemplo la utilización en el área de la salud humana, por lo cual es necesario que se garanticen determinadas características en el producto, que permitan cumplir con los requisitos particulares para su uso o aplicación. Al tratarse de nuevas tecnologías, los procesos se encuentran aún en desarrollo, y sus primeros principios de funcionamiento todavía no han sido desarrollados de manera teórica. En esta tesis se presenta una metodología de optimización que permite garantizar el cumplimiento de determinadas propiedades de uso final del producto con alta probabilidad de ocurrencia, sin recurrir a ecuaciones fundamentales que definan el proceso, sino basándose exclusivamente en datos experimentales. Dentro de la nanomedicina, las nanopartículas magnéticas son una alternativa para el tratamiento localizado de tumores, ya sea mediante hipertermia o liberación controlada de drogas. Por ello, resulta trascendental lograr una síntesis que garantice las características del producto y que a su vez permita la escalabilidad del proceso. En esta tesis se desarrolló una nueva ruta de síntesis de nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas que cumple con estas necesidades planteadas. El producto fue caracterizado mediante técnicas pertinentes, y haciendo uso de la metodología de diseño de experimentos presentada se realizó un estudio de reproducibilidad de la nueva síntesis, optimizando a la vez la variable crítica del proceso.

Nanosciences emerge as a tool that brings about alternative solutions to face common problems in science and technology. These new materials are designed and synthesized to perform very specific and delicate uses, such as applications related to human health. Therefore, it becomes necessary to ensure certain product characteristics that allow meeting the particular requirements for their use or application. In the case of new technologies, processes are still being developed and their primary operation principles have not been settled in a theoretical way yet. This thesis presents an optimization methodology that allows guaranteeing certain end use properties in the product, with high probability of occurrence. The methodology works without resorting to fundamental equations that define the process; it is exclusively based on experimental data. Within nanomedicine, magnetic nanoparticles constitute an alternative for localized treatment of certain tumors, either through hyperthermia or by controlled drug release. As a consequence, it is crucial to achieve a synthesis that guarantees product characteristics and even allows for process scalability. This thesis work provides a new route for the synthesis of superparamagnetic iron oxide nanoparticles that satisfies all these needs. The product was characterized by means of pertinent techniques; and a reproducibility study of the new synthesis was carried out making use of the experimental optimal design methodology, thus optimizing the critical variable of the process.