Evaluación de las propiedades fotofísicas y fotodinámicas de puntos cuánticos de carbono obtenidos a partir de extractos vegetales

Abstract

Los nanomateriales de carbono constituyen un campo de investigación de creciente interés en nanomedicina debido a las propiedades fluorescentes y alta estabilidad que presentan dichas estructuras. Entre estos nanosistemas se encuentran los puntos cuánticos de carbono (PCC), los cuales pueden ser aplicados para el diagnóstico de enfermedades debido a su baja toxicidad y gran biocompatibilidad. De manera paralela, los puntos cuánticos de carbono también pueden presentar actividad fotodinámica, generando especies reactivas del oxígeno (ROS). Estas propiedades convierten a los puntos cuánticos de carbono en potenciales biomarcadores y agentes fototerapéuticos para el tratamiento del cáncer y otras enfermedades. Los puntos cuánticos de carbono sintetizados en el presente trabajo se realizaron a partir de extractos de sandía, arándanos deshidratados y frutilla. Además, se prepararon stocks de puntos cuánticos de carbono dopados con nitrógeno mediante agregado de urea en el proceso de síntesis. El método utilizado se denomina solvotermal que consiste en someter a las muestras dentro de un reactor de acero y teflón a un proceso de oxidación solvotermal a presiones y temperaturas elevadas. Una vez obtenida la suspensión, se purifica el material y obtiene su concentración mediante un protocolo de filtración, diálisis y liofilización. Las propiedades ópticas de los puntos cuánticos de carbono se caracterizaron mediante espectroscopía UV-Visible y fluorescencia estacionaria y resuelta en el tiempo. Los puntos cuánticos de carbono obtenidos de ambas fuentes de carbono pueden ser excitados entre 300 y 500 nm y presentan una emisión entre 350 y 600 nm aproximadamente. El agregado de urea dentro del proceso de síntesis estabiliza las propiedades fotofísicas y aumenta la intensidad de la emisión en los diferentes puntos cuánticos de carbono. Para evaluar la capacidad de las diferentes muestras de generar especies reactivas del oxígeno se realizaron determinaciones indirectas de consumo de oxígeno molecular (para detectar la formación de oxígeno singulete) y mediante el kit enzimático Colestat (detección de radical anión superóxido). En estos experimentos pudo evidenciarse una leve capacidad de generación de oxígeno singulete que se registra a través del decaimiento de la concentración de oxígeno disuelto, observando un mayor el consumo de oxígeno molecular para los puntos cuánticos de carbono preparados con urea. Los ensayos con el kit Colestat, por su parte, no demostraron diferencias entre los controles y las muestras de puntos cuánticos de carbono. El tamaño y la carga superficial de las distintas muestras se estudió mediante dispersión dinámica de luz, para estimar el tamaño y medir el potencial Z, y mediante microscopía electrónica de transmisión. Los grupos funcionales presentes en los diferentes nanosistemas se determinaron mediante espectroscopía FT-IR.