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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2254| Diseño de un nanocentellador acoplado a protoporfirina IX para su potencial aplicación en la terapia fotodinámica Design of a nanoscintillator coupled with protoporphyrin IX for its potential application in photodynamic therapy | |
| KARELID GARCIA TAPIA | |
| GUSTAVO ALONSO HIRATA FLORES KARLA OYUKY JUAREZ MORENO | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| nanocentellador, protoporfirina IX, citotoxicidad nanoscintillator, protoporphyrin IX, cytotoxicity | |
| La terapia fotodinámica (TFD) es un tratamiento prometedor contra el cáncer, sin embargo, una de sus principales limitaciones es la baja eficiencia en el tratamiento de tumores profundos debido a que la fuente de luz que se utiliza no puede alcanzarlos. Por esta razón, el desarrollo de nuevos materiales luminiscentes aplicados a la TFD es un área de reciente interés en la biomedicina. Los rayos-X son considerados como una fuente potencial de energía para activar un fotosensibilizador localizado en el tejido profundo con ayuda de nanopartículas centelleantes. Es por ello que en este trabajo se sintetizó y caracterizó el nanomaterial YAG:Pr@ZnO@PpIX, el cual presenta propiedades centellantes, y que debido a la presencia del óxido de zinc y las moléculas de protoporfirina IX (PpIX) en su superficie, el sistema puede generar especies reactivas de oxígeno, las cuales causan toxicidad celular. Las nanopartículas de YAG:Pr fueron sintetizadas por tres métodos de síntesis diferentes: sol-gel, combustión y precipitación, de los cuales el método que se seleccionó fue sol-gel debido a las propiedades fisicoquímicas favorables que presentaron las nanopartículas. Además, se evaluaron diferentes porcentajes de dopante para optimizar la luminiscencia del material. El material sintetizado fue caracterizado por microscopía electrónica de transmisión (TEM), difracción de rayos-X (XRD), espectroscopía de fluorescencia, espectroscopía de fotoelectrones de rayos-X (XPS), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y catodoluminiscencia. La luminiscencia de YAG:Pr mostró un amplio espectro principalmente en la región UV-Vis (300 nm–450 nm). Las imágenes TEM de YAG:Pr@ZnO mostraron morfología esférica y una pequeña capa de ZnO entre 7 nm y 10 nm. Por otro lado, en el espectro FTIR se presentaron bandas que corresponden con las vibraciones de la PpIX. Después de un análisis sistemático del nanocentellador YAG:Pr@ZnO@PpIX se concluyó que el sistema presenta una transferencia de energía de resonancia fluorescente (FRET) debido al traslape en la región UV-Vis de los espectros de emisión de YAG:Pr y YAG:Pr@ZnO y el espectro de absorción de la PpIX. Se observó el mismo efecto cuando el nanocentellador fue evaluado por catodoluminiscencia. Por otra parte, el nanocentellador YAG:Pr@ZnO@PpIX generó ROS tras su exposición bajo irradiación UV (365 nm). El efecto citotóxico del nanocentellador fue evaluado en la línea celular de melanoma de ratón B16-F10 mediante un ensayo Photodynamic therapy (PDT) is a promising cancer treatment method. However, a mayor limitation is its low efficiency in treating deep tumors because photons cannot reach into these tissues. Therefore, the development of novel luminescent nanomaterials applied to PDT has recently being a major area in biomedicine. X-rays are considered as a potential energy source to activate photosensitizers located deeply in the body with the assistance of scintillating nanoparticles. Thus, in this work we report the synthesis and characterization of YAG:Pr@ZnO@PpIX a novel nanomaterial which possesses scintillating properties. Due to the presence of zinc oxide and the protoporphyrin (PpIX) molecules in its surface the system can generate reactive oxygen species (ROS), which cause cellular toxicity. The nanoparticles were synthesized by three different methods, sol-gel, combustion and precipitation and different percentage of dopant were tested to optimize the luminescence intensity of the phosphor. The sol-gel method was selected due to its good physicochemical properties. This nanoscintillator was fully characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), fluorescence spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and cathodoluminescence. The lumininescence of YAG:Pr showed a broad espectrum in UV-Vis region (300–450 nm) mainly. The TEM images for YAG:Pr@ZnO revealed spherical morphology and a thin ZnO layer of about 7-10 nm. On the other hand, the FTIR spectra showed bands that can be assigned to characteristics vibrations of PpIX. After a systematical investigation of YAG:Pr@ZnO@PpIX we can stablish that this system has an efficient fluorescence resonance energy transfer (FRET) due to its well spectrum match between YAG:Pr@ZnO (emission spectra) and PpIX (absortion spectra). The same effect was observed when the nanoscintillator was evaluated by cathodoluminescence. Furthermore, under UV irradiation (365 nm), the generation of ROS is enhanced by the YAG:Pr@ZnO@PpIX nanoscintillator. The cytotoxic effect of nanoscintillator was tested in mouse melanoma cell line B16-F10, by a colorimetric assay using the tetrazolium salt. The cell viability showed that after incubating the nanomaterial in darkness, there was not significative toxicity. However, when melanoma cells were exposed under UV radiation for 30 minutes the average of cell viability was 30% at 70 µg/ml of YAG:Pr@ZnO@PpIX. The calc | |
| CICESE | |
| 2018 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| García Tapia, K. 2018. Diseño de un nanocentellador acoplado a protoporfirina IX para su potencial aplicación en la terapia fotodinámica. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 56 pp. | |
| MATERIALES CERÁMICOS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| Tesis_Garcia Tapia Karelid_31_julio_2018.pdf | Versión completa de la tesis | 2.81 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |