Nanopartículas uniformes luminiscentes basadas en tierras raras para aplicaciones biomédicas
- Autores: Sonia Rodríguez Liviano
- Directores de la Tesis: Manuel Ocaña Jurado (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Número de páginas: 164
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fernando Cussó (presid.), Mª Dolores Alcalá González (secret.), Carlos Serna Pereda (voc.), Ana Isabel Becerro Nieto (voc.), Jesús Martínez de la Fuente (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
En esta tesis doctoral se ha desarrollado un procedimiento simple para la obtención de partículas uniformes de LaPO4 (esféricas), YPO4 (lenticulares), GdPO4, (cúbicas) y GdF3 (esferoidales), mediante un proceso de precipitación homogénea a baja temperatura (120ºC) en medio poliol en unas condiciones experimentales muy restrictivas. En la cual en función de las condiciones experimentales, este método de síntesis permite seleccionar el tamaño de las partículas en el intervalo 100–490 nm para las esferas de LaPO4, 66–227 nm para las lentículas de YPO4, 75– 20 nm para los cubos de GdPO4 y 85–111 nm para los esferoides de GdF3.
Además todos los sistemas sintetizados son cristalinos y presentan diferentes estructuras. Así, las esferas de LaPO4 son monoclínicas, las nanopartículas lenticulares de YPO4 y los nanocubos de GdPO4, tetragonales, y los esferoides de GdF3, hexagonales. Asimismo, los nanocubos de GdPO4 son monocristalinos. Sin embargo, las esferas de LaPO4, las nanopartículas lenticulares de YPO4 y los esferoides de GdF3 presentan carácter policristalino, mesoporosidad y una alta superficie específica, como consecuencia de su formación a través de un proceso de agregación ordenada de unidades más pequeñas. Estas características texturales hacen que estos sistemas tengan potenciales aplicaciones como adsorbentes o portadores de fármacos para su posterior liberación controlada en tratamientos de terapia.
Se ha logrado dopar las nanopartículas con cationes Eu3+ manteniendo su uniformidad para un nivel de dopado inferior a cierto valor límite que depende de la naturaleza de la matriz huésped (5% para Eu:LaPO4, 25%, para Eu:YPO4, 8% para Eu:GdPO4 y 15% para Eu:GdF3). Con lo cual se ha conseguido que todos los nanofósforos sintetizados exhiban una luminiscencia de color rojo-anaranjado cuando se excitan con luz ultravioleta. La longitud de onda óptima de excitación depende de la matriz huésped, siendo de 250 nm (banda de transferencia de carga Eu3+-O2-) para los sistemas basados en fosfato y 273 nm (banda de transferencia de energía Gd3+Eu3+) para el sistema basado en fluoruro de gadolinio. Y se observó que para todos los sistemas sintetizados el nivel de dopado óptimo corresponde a un 5% en Eu3+, mientras que para contenidos en Eu3+ superiores se produce el conocido fenómeno de desactivación de la luminiscencia por concentración.
Por otro lado, los valores de vida media de la luminiscencia obtenidos para las muestras óptimas de todos los sistemas estudiados, se encuentran entre los más altos reportados para este tipo de nanofósforos, lo que sugiere que los materiales obtenidos en este trabajo se encuentran entre los más eficientes, desde el punto de vista luminiscente. La intensidad de la luminiscencia de los sistemas estudiados decrece en el orden Eu:LaPO4>Eu:GdPO4>Eu:GdF3>Eu:YPO4, lo cual se justifica por las diferencias de estructura cristalina y cristalinidad que presentan estos nanofósforos.
En el caso de las muestras con gadolinio (Eu:GdPO4 y Eu:GdF3) se observó que los valores de relajatividad magnética obtenidos para las primeras son adecuadas para su uso como agente de contraste negativo y para la obtención de imágenes por resonancia magnética (MRI), mientras que las segundas pueden usarse también como agente de contraste positivo. Por tanto, debido a las propiedades magnéticas del ion Gd3+, las nanopartículas de Eu:GdPO4 y de Eu:GdF3 presentan un carácter multifuncional ya que podrían usarse como marcadores ópticos y como agente de contraste para la técnica MRI.
Mediante ensayos MTT in vitro se determinaron que las nanopartículas multifuncionales de Eu:GdPO4 y Eu:GdF3 en suspensión acuosa no son tóxicas para células HeLa en concentraciones de hasta 0.5 mg cm-3.
Y por último, mediante el recubrimiento de las nanopartículas de Eu:GdPO4 y Eu:GdF3 con moléculas de ácido poliacrílico a través de interacciones iónicas se permitió mejorar su estabilidad en medio fisiológico (MES, a pH =6.5) y dotar a las mismas de grupos carboxílicos de utilidad para su posterior bioconjugación con moléculas de interés biológico, cumpliéndose así las condiciones requeridas para su uso en aplicaciones biotecnológicas.
