O impacto do óxido de grafeno nas propriedades magnéticas e de hipertermia das ferritas CoFe2O4 e MnFe2O4

Aquecendo tumores com ímãs minúsculos

Médicos que tratam câncer sabem há muito tempo que aquecer suavemente um tumor pode tornar outros tratamentos, como quimioterapia e radiação, mais eficazes. Este estudo explora uma nova forma de gerar esse calor de dentro do corpo usando partículas magnéticas minúsculas. Ao comparar dois tipos de partículas e misturá-las com folhas ultra-fin as de carbono, os pesquisadores procuram materiais que aqueçam tumores de forma eficiente, mantendo-se fáceis de administrar e controlar.

Por que o calor magnético pode ajudar no tratamento do câncer

Em vez de incidir micro-ondas ou luz a partir do exterior do corpo, a hipertermia magnética depende de nanopartículas que se aquecem quando expostas a um campo magnético alternado. Se essas partículas forem injetadas perto de um tumor, o campo pode ser ativado externamente e as partículas atuam como aquecedores em miniatura, elevando a temperatura local apenas alguns graus acima do normal. O desafio é projetar partículas que gerem calor suficiente em intensidades e frequências de campo seguras para os pacientes, ao mesmo tempo que permaneçam bem dispersas em fluidos corporais e apresentem toxicidade mínima.

Dois materiais magnéticos sob o microscópio

A equipe concentrou-se em dois compostos à base de ferro: ferrita de manganês (MnFe2O4) e ferrita de cobalto (CoFe2O4). Ambos são ímãs minúsculos, mas se comportam de maneira bastante diferente. A ferrita de manganês é um ímã “mole”, o que significa que sua magnetização interna pode inverter-se relativamente facilmente. A ferrita de cobalto é um ímã “duro”, cuja magnetização fica fortemente presa. As nanopartículas foram sintetizadas em água por um método hidrotermal e examinadas por difração de raios X e microscopia eletrônica para confirmar sua estrutura, forma e tamanho. As partículas de MnFe2O4 eram majoritariamente cubos e cuboides com cerca de 20 a 30 nanômetros, enquanto as de CoFe2O4 eram menores e mais esféricas, em torno de 14 nanômetros.

Adicionar óxido de grafeno: ajuda e limitação

Para melhorar a estabilidade em solução e criar uma superfície que mais tarde possa ser funcionalizada com fármacos ou moléculas de direcionamento, os pesquisadores ancoraram as nanopartículas de ferrita sobre folhas de óxido de grafeno, um material de carbono plano rico em grupos oxigenados. As imagens mostraram partículas de MnFe2O4 e CoFe2O4 espalhadas pelas folhas flexíveis em vez de se aglomerarem. A espectroscopia confirmou que as ligações químicas nas ferritas e no óxido de grafeno permaneceram intactas nos compósitos. No entanto, testes magnéticos revelaram que a adição de óxido de grafeno reduziu consistentemente a magnetização global das amostras, porque o carbono não magnético dilui a quantidade de material magnético ativo e introduz defeitos extras na interface.

Como as partículas realmente produzem calor

Quando as suspensões foram colocadas em um campo magnético alternado semelhante ao que poderia ser usado em tratamento, todas as amostras aqueceram, mas não igualmente. A ferrita de manganês alcançou uma taxa de absorção específica de cerca de 110 watts por grama, enquanto a ferrita de cobalto alcançou cerca de 70 watts por grama. A chave está em como as partículas respondem ao campo alternado. Para MnFe2O4, a magnetização dentro de cada partícula pode tanto inverter internamente quanto permitir que a partícula inteira gire levemente no líquido. Esses dois tipos de movimento atuam em conjunto e ocorrem em uma escala de tempo que coincide com a velocidade do campo aplicado, tornando o aquecimento eficiente. Em CoFe2O4, a magnetização interna fica efetivamente congelada por seu forte travamento magnético, de modo que apenas a rotação física mais lenta no fluido contribui, o que é menos eficaz nas condições testadas. A adição de óxido de grafeno reduziu o aquecimento em ambos os casos, mais fortemente para MnFe2O4, porque diminuiu a magnetização e prendeu algumas regiões magnéticas para que não pudessem responder livremente.

O que isso significa para tratamentos futuros contra o câncer

Este trabalho mostra que apenas escolher partículas com alta magnetização não basta para obter aquecimento eficaz para terapia contra o câncer. A facilidade com que a magnetização interna pode se mover, conhecida como anisotropia magnética, deve ser ajustada para que as partículas respondam na mesma escala de tempo do campo aplicado. Nas condições testadas aqui, a ferrita de manganês ofereceu o melhor equilíbrio, tornando-se a candidata mais promissora. O óxido de grafeno ajuda a manter as partículas dispersas e fornece pontos de ancoragem para futura funcionalização com fármacos, mas também tem um custo na capacidade de aquecimento. Projetos futuros precisarão equilibrar esses trade-offs, ajustando tamanho e forma das partículas, revestimento superficial e o suporte de carbono para criar nanoaquecedores seguros, eficientes e que possam ser guiados com precisão até os tumores.

Citação: Ramadan, W., Gasser, A., Ramadan, A. et al. The impact of graphene oxide on the magnetic and hyperthermia properties of CoFe₂O₄ and MnFe₂O₄ ferrites. Sci Rep 16, 14736 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-51345-w

Palavras-chave: hipertermia magnética, nanopartículas de ferrita, óxido de grafeno, terapia contra o câncer, nanomedicina