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Síntesis y caracterización de nanopartículas luminiscentes funcionalizadas como bioetiquetadores de células cancerosas
Synthesis and characterization of functionalized luminescent nanoparticles as biolabels of cancer cells
RODRIGO ALBERTO OSORIO ARCINIEGA
PATRICIA JUAREZ CAMACHO
GUSTAVO ALONSO HIRATA FLORES
Acceso Abierto
Atribución
bioetiquetadores; YAG: Ce 3+NPs; quitosano; funcionalizar
biolabels; chitosan; conjugated; functionalization
El cáncer de mama es la segunda causa de muerte en mujeres y un importante problema de salud pública a nivel mundial. Las mamografías son las pruebas tradicionales para diagnosticar el cáncer de mama en etapas tempranas, sin embargo, a menudo se relacionan con resultados falsos negativos y positivos, disminuyendo las probabilidades de supervivencia de las mujeres. En este trabajo, desarrollamos nanopartículas luminiscentes del material Y3Al5O12:Ce3+ embebidas en el biopolímero natural quitosano (Ch) y funcionalizadas con ácido fólico (FA), con el fin de aumentar su especificidad en células de cáncer de mama. Las nanopartículas luminiscentes (LNP) se sintetizaron mediante el método sol-gel a baja temperatura (<300°C). Posteriormente, se conjugó el polisacárido en la superficie de las LNPs. Para fungir como bioetiquetadores, se funcionalizaron las nanopartículas Y3Al5O12:Ce3+/Ch a través de los grupos amino terminales del biopolímero. Las propiedades fisicoquímicas, morfológicas y estructurales de las LNPs fueron caracterizadas por TEM, XDR, FTIR, fluorescencia y espectroscopía de UV-Vis. El análisis de difracción de rayos-X de las LNPs mostró que los picos de difracción son similares y consistentes con la estructura indexada como YAG. Mediante el uso del espectrofluorómetro, las LNPs mostraron su excitación a 540 nm y una banda de emisión amarilla correspondiente a 540 nm. Se determinó estadísticamente el tamaño promedio de las LNPs el cual correspondió a 50 nm. Además, los resultados del potencial zeta demostraron que las LNP-Ch-FA son más estables que las LNPs desnudas. Adicionalmente, se evaluó la citotoxicidad a diferentes dosis de las LNPs desnudas, conjugadas y funcionalizadas en distintas líneas celulares MDA-MB-231, T47-D (células de cáncer de mama) y 293T (células normales). Las nanopartículas YAG: Ce3+ presentaron baja toxicidad a comparación de las nanopartículas conjugadas y funcionalizadas, demostrando el carácter positivo del quitosano, el cual puede influir en la viabilidad celular. Finalmente la internalización de las diferentes LNPs se evaluó mediante microscopía confocal en las líneas celulares MDA-MB-231 y T47-D. Se observó que las nanopartículas se internalizaron en las células mediante la invaginación en la membrana celular por acción de los receptores de ácido fólico. Las nanopartículas funcionalizadas se mantuvieron en el citoplasma, conservando su propiedad de luminiscencia, con lo cual se corrobora la hipótesis planteada...
Breast cancer is the second cause of death in women and a major public health problem worldwide. Mammograms are the traditional tests used to diagnose breast cancer in early stages, however, they are often associated with false negative and positive results, decreasing the chances of women`s survival. In this work, we developed luminescent nanoparticles of Y3Al5O12:Ce3+ embedded in the natural biopolymer chitosan (Ch) and functionalized with folic acid (FA), in order to increase their specificity in breast cancer cells. Luminescent nanoparticles (LNP) were synthesized by sol-gel method at low temperature (<300°C). Subsequently, the polysaccharide was conjugated on the surface of the luminescent nanoparticles (LNP). To function as biolabels, the nanoparticles Y3Al5O12:Ce3+/Ch were functionalized through the terminal amino groups of the biopolymer. The physicochemical, morphological and structural properties of LNPs were characterized by TEM, XRD, FTIR, fluorescence and UV-Vis spectroscopy. The X-ray diffraction analysis of the LNPs showed that the diffraction peaks are similar and consistent with the structure indexed as YAG. Photoluminescence spectroscopy analysis revealed that the LNPs got their excitation at 540 nm and a yellow emission band corresponding to 540 nm. The average size of LNPs was determined statistically, corresponding to 50 nm. Zeta potential results showed that the LNP-Ch-FA are more stable than the bared LNPs. In addition, cytotoxicity was evaluated at different doses of bared, conjugated and functionalized LNPs in different cell lines, MDA-MB-231, T47-D (breast cancer cells) and 293T (normal cells). The Y3Al5O12:Ce3+: Ce3+ showed low toxicity compared to conjugated and functionalized nanoparticles, demonstrating the positive charge of chitosan, which can influence cell viability. Finally, the internalization of different nanoparticles was evaluated by confocal microscopy in the cell lines MDA-MB-231 and T47-D. It was observed that the nanoparticles internalized by invagination due to the folic acid receptors. The functionalized nanoparticles remained in the cell cytoplasm, retaining their luminescence property, which corroborates the hypothesis that nanoparticles can act as biolabels of breast cancer cells.
CICESE
2018
Tesis de maestría
Español
Osorio Arciniega, R.A. 2018. Síntesis y caracterización de nanopartículas luminiscentes funcionalizadas como bioetiquetadores de células cancerosas. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 50 pp.
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