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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/983| Nanomateriales luminiscentes para aplicaciones biomédicas Luminescent nanomaterials for biomedicals applications | |
| Mariana Jeannete Oviedo Bandera | |
| Gustavo Alonso Hirata Flores | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Nanoparticulas,Hidroxiapatita sintética,Germanato de bismuto | |
| La hidroxiapatita sintética (Ca<sub>10</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>6</sub>(OH)<sub>2</sub>, HA) posee una excelente biocompatibilidad por lo que ha sido propuesta para diversas aplicaciones biomédicas. Por otro lado, el gemanato de bismuto (Bi<sub>4</sub>Ge<sub>3</sub>O<sub>12</sub>, BGO) se emplea comúnmente como detector de altas energías en la industria y en medicina. Sin embargo, tras una exhaustiva búsqueda y revisión bibliográfica, este es el primer trabajo en el que se estudian las aplicaciones biomédicas de nanopartículas (NP) de BGO. Este trabajo se enfoca en la producción de NP de HA impurificada con europio (HA:Eu) y de BGO, con bajo nivel de toxicidad, propiedades luminiscentes estables en diferentes fluidos corporales y con capacidad de identificar células tumorales. Se sintetizaron NP de HA:Eu y BGO por el método sol-gel y posteriormente fueron calcinadas. Su estructura cristalina se identificó por difracción de rayos-X, y su morfología por microscopia electrónica de transmisión. Sus propiedades luminiscentes se estudiaron en fluidos corporales a diferentes valores de pH. El estrés oxidativo inducido por el BGO se estimó en diversos tejidos de pez cebra. Finalmente, ambas NP fueron funcionalizadas con anticuerpos W6/32 y se exploró su capacidad de reconocer células tumorales de leucemia (línea celular THP-1). Al excitar las NP de HA:Eu con λ = 394 nm se detectaron las bandas centradas en 575 nm (<sup>5</sup>D<sub>0</sub>→<sup>7</sup>F<sub>0</sub>), ~590 nm (<sup>5</sup>D<sub>0</sub>→<sup>7</sup>F<sub>1</sub>), 613 nm (<sup>5</sup>D<sub>0</sub>→<sup>7</sup>F<sub>2</sub>) y 626 nm (<sup>5</sup>D<sub>0</sub>→<sup>7</sup>F<sub>2</sub>). La HA:Eu dispersa en orina y suero mostró propiedades ópticas. Por otro lado, las NP de BGO mostraron luminiscencia en fluidos orgánicos a diferentes condiciones de pH, y la funcionalización de las NP con BSA preservaron sus propiedades ópticas al ser irradiadas por un tiempo de 1.3 s con rayos-X (53 keV) con una corriente de 255 mA. Adicionalmente, el BGO presentó menor estrés oxidativo que el H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> y los nanotubos de carbono en los diferentes tejidos de pez cebra a una concentración de 0.5 ppm. La capacidad de ser funcionalizadas con anticuerpos y su especificidad para identificar las células, indican que las nanopartículas de BGO y HA:Eu pueden ser excelentes candidatos para aplicaciones biomédicas como biomarcadores sintéticos. Synthetic hydroxyapatite (Ca<sub>10</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>6</sub>(OH)<sub>2</sub>, HA) exhibits excellent biocompatibility and has therefore been proposed for diverse medical applications. On the other hand, bismuth germanate (Bi<sub>4</sub>Ge<sub>3</sub>O<sub>12</sub>, BGO) is commonly employed as high energy detector in industry and medicine. However, to the best of our knowledge, this is the first work that studies the biomedical applications of BGO nanoparticles. This work is focused on the production of europium-activated hydroxyapatite and bismuth germanate nanoparticles with low potential toxicity, stable luminescence properties in body fluids and capable of identifying human tumor cells. HA activated with Eu<sup>3+</sup> (HA:Eu) and BGO nanoparticles were synthesized using the sol–gel technique and subsequent annealing. Their crystal structure was analyzed by X-ray diffraction and morphology by transmission electron microscopy. Their luminescence properties were tested in body fluids at different pH values. Oxidative stress induced by BGO was estimated in different tissues of zebrafish. Finally, both types of nanoparticles were functionalized with W6/32 antibody against leukemia human tumor cells, and their capacity to attach to neoplastic cells was studied using the THP-1 cell line. HA:Eu nanoparticles under λ = 394 nm excitation yielded typical luminescence bands centered at 575 nm (<sup>5</sup>D<sub>0</sub>→<sup>7</sup>F<sub>0</sub>), ~590 nm (<sup>5</sup>D<sub>0</sub>→<sup>7</sup>F<sub>1</sub>), 613 nm (<sup>5</sup>D<sub>0</sub>→<sup>7</sup>F<sub>2</sub>) and 626 nm (<sup>5</sup>D<sub>0</sub>→<sup>7</sup>F<sub>2</sub>). HA:Eu dispersed in urine and blood serum also showed excellent optical properties. On the other hand, BGO nanoparticles showed luminescence in organic fluids at different pH conditions, and the BSA functionalized nanoparticles preserved their optical properties when they were irradiated for 1.3 s with X-rays (53 keV) with a current of 255 mA. Additionally, BGO presented lower oxidative stress in different tissues of zebrafish at concentration of 0.5 ppm. The capacity to be functionalized with W6/32 antibody and their specificity to identify THP-1 cells, indicate that BGO and HA:Eu nanoparticles are promising candidates for biomedical applications as synthetic biomarkers. | |
| CICESE | |
| 2012 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Oviedo Bandera, M.J.2012.Luminescent nanomaterials for biomedicals applications.Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.129 pp | |
| OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Física de Materiales |
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| 189751.pdf | Versión completa de la tesis | 5.75 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |