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Síntesis de nanopartículas luminiscentes/magnéticas para su aplicación como bioetiquetadores
Synthesis of luminescent/magnetic nanoparticles to their application as biolabels
Autor
CARLOS MUÑOZ BUSTOS
Institución
Resumen
Las propiedades luminiscentes y magnéticas de las nanopartículas (NPs) de granate de aluminato de gadolinio dopadas con cerio (GAG:Ce3+) y funcionalizadas con ácido fólico para bioetiquetadores de células de cáncer son descritas en este trabajo. Las NPs fueron sintetizadas por el método de síntesis por combustión usando como combustible carbohidrazida, con un tratamiento térmico a 1100 °C por 3 h para permitir un adecuado crecimiento de los nanocristales. Después, la superficie de estas NPs de GAG:Ce3+ fueron funcionalizadas con 3-aminopropil-trietoxisilano (APTMS) y entonces seguido por ácido fólico con EDS y NHS como agentes de acoplamiento. Las propiedades fisicoquímicas, morfológicas y estructurales de las NPs fueros caracterizadas por TEM, XDR, FTIR, fluorescencia y espectroscopia de UV-Vis. Los estudios de fotoluminiscencia mostraron que bajo excitación con luz azul de 468 nm, las NPS de GAG:Ce3+ emiten luz amarilla con un máximo de intensidad a 600 nm. Además, el efecto de la concentración de dopaje sobre las propiedades de las NPs fue estudiado. Se encontró que con una concentración de dopaje del 2% se produce los más altos valores de rendimiento cuántico y de intensidad de luminiscencia. La caracterización magnética se realizó usando un dispositivo de interferencia cuántico superconductor (SQUID, por sus siglas en inglés), lo cual confirmó la naturaleza paramagnética de las NPs de GAG:Ce3+ (Ce=2%), con un valor de susceptibilidad magnética de 1.04x10-4 emu/gOe. Adicionalmente, se evaluó la citotoxicidad por ensayos colorimétricos de las NPs desnudas y funcionalizadas en células de cáncer de mama MDA-MB-231. Finalmente, la internalización de las NPs de GAG:Ce3+ funcionalizadas con ácido fólico en las células de cáncer de mama fue demostrada por microscopia confocal, obteniéndose imágenes que muestran la internalización citoplasmática de las NPs en las células de cáncer de mama, confirmando así, que estas NPs funcionan como bioetiquetadores de células de cáncer. The luminescent and magnetic properties of gadolinium aluminate garnet nanoparticles doped with cerium (GAG:Ce3+) and functionalized with folic acid for biolabeling cancer cells are described in this work. The nanoparticles were fabricated by carbohydrazide combustion synthesis and annealed at 1100 °C for 3 h to allow proper crystal growth. Afterwards, the surface of these GAG:Ce3+ nanoparticles was functionalized with 3-Aminopropyl-tri-methoxy silane (APTMS) and then followed by folic acid using EDS and NHS coupling. Physicochemical properties of surface functionalized GAG:Ce3+ nanoparticles were characterized by TEM, XRD, FTIR, fluorescence and UV-Vis spectroscopy studies. Photoluminescence studies showed that upon excitation with blue light of 450 nm the GAG:Ce3+ nanoparticles emit yellow light with maximum intensity at 550 nm. Moreover, the effect of Ce doping concentration on the luminescent properties of GAG nanoparticles was studied. It was found that 2% doping of cerium produced highest emission intensity and quantum yield. Magnetic characterization using superconducting quantum interference device (SQUID) confirmed the paramagnetic nature of GAG:Ce3+ (Ce = 2%) with a magnetic mass susceptibility of 1.04x10-4 emu/gOe. Additionally, the cytotoxicity of bare and functionalized GAG:Ce3+ nanoparticles in MDA-MB-231 breast cancer cells was evaluated by MTT assay. Finally, the internalization of folic acid-functionalized GAG:Ce3+ was evaluated by colorimetric assays in MDA-MB-231 breast cancer cells. Thus, it was possible to obtain images that demonstrate the cytoplasmic internalization of nanoparticles in breast cancer cells. Confirming with this that these nanoparticles can function as effective biolabels of breast cancer cells.
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