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Processing of Zn-based quantum dots as potential photo-sensitizers for nanomedicine applications
Bailón-Ruiz, Sonia J.
Bailón-Ruiz, Sonia J.
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Abstract
Photodynamic therapy (PDT), is a less-traumatic and selective method to destroy cancer cells. In PDT, the light irradiation of fluorescent-photosensitizer agents generate controlled amounts of citotoxic species. Semiconductor quantum dots, (QDs), because of their narrow emission spectra, large quantum yield, chemical stability against photo-bleaching, potential for surface functionalization and efficient energy donors, can be considered promising candidates for PDT. On this basis, our research addresses the systematic evaluation of the microwave-assisted synthesis of Zn-based water-stable QDs to be used as photosensitizers in cancer treatment. Cd-based QDs are also evaluated for comparison purposes. Zn-based QDs (~4nm in diameter) were synthesized in presence of thiols in aqueous phase. UV-Vis spectroscopy and photoluminescence spectroscopy analyses evidenced the achievement of suitable optical properties. X-Ray Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FT-IR) studies confirmed the formation of the desired phases, as well as the actual functionalization of the QDs surface by thiol-groups. The assessment of the cytotoxicity of Zn-based and Cd-based QDs in human pancreatic carcinoma cells (PANC-1) is also reported. The cytotoxicity of synthesized QDs, mainly located in the PANC-1 cytoplasm, was strongly dependent of their composition and concentration. The cytotoxicity of QDs, due to the production of singlet oxygen and reactive oxygen species, was enhanced under UV irradiation as a function of the exposure time.
La terapia fotodinámica (PDT, por sus siglas en ingles), es conocida como un método selectivo y menos traumático para destruir células cancerÃgenas. En PDT, la irradiación de agentes foto-sensitizadores fluorescentes con luz, genera cantidades controladas de especies citotóxicas. Los puntos cuánticos semiconductores, (QDs, por sus siglas en inglés), debido a sus estrechos espectros de emisión, gran rendimiento cuántico, estabilidad quÃmica frente al foto-blanqueo, funcionalidad de la superficie y eficiencia como donantes de energÃa; pueden ser considerados prometedores candidatos para PDT. Sobre esta base, nuestra investigación está orientada a la evaluación sistemática de la sÃntesis asistida por microondas de puntos cuánticos basados en Zn, estables en agua, para ser utilizados como foto-sensitizadores en el tratamiento del cáncer. Puntos cuánticos basados en Cd, son evaluados como propósito de comparación. Puntos cuánticos basados en Zn (~ 4 nm de diámetro) fueron sintetizados en presencia de tioles, en fase acuosa. Análisis de Espectroscopia de UV-Vis y fotoluminiscencia evidenciaron la obtención de propiedades ópticas adecuadas. Difracción de Rayos X (XRD) e Infrarrojo (FT-IR) confirmaron la formación de fases deseadas, asà como la funcionalización de la superficie de los puntos cuánticos con grupos tioles. La evaluación de la citotoxicidad de los puntos cuánticos basados en Zn y Cd, en células humanas de carcinoma pancreático (PANC-1) también es reportada. La citotoxicidad de los puntos cuánticos sintetizados, ubicados principalmente en el citoplasma de PANC-1, fue dependiente fuertemente de su composición y concentración. La citotoxicidad de los puntos cuánticos, debido a la producción de oxÃgeno singlete y especies reactivas de oxÃgeno; fue realzada bajo irradiación UV y como función del tiempo de exposición.
La terapia fotodinámica (PDT, por sus siglas en ingles), es conocida como un método selectivo y menos traumático para destruir células cancerÃgenas. En PDT, la irradiación de agentes foto-sensitizadores fluorescentes con luz, genera cantidades controladas de especies citotóxicas. Los puntos cuánticos semiconductores, (QDs, por sus siglas en inglés), debido a sus estrechos espectros de emisión, gran rendimiento cuántico, estabilidad quÃmica frente al foto-blanqueo, funcionalidad de la superficie y eficiencia como donantes de energÃa; pueden ser considerados prometedores candidatos para PDT. Sobre esta base, nuestra investigación está orientada a la evaluación sistemática de la sÃntesis asistida por microondas de puntos cuánticos basados en Zn, estables en agua, para ser utilizados como foto-sensitizadores en el tratamiento del cáncer. Puntos cuánticos basados en Cd, son evaluados como propósito de comparación. Puntos cuánticos basados en Zn (~ 4 nm de diámetro) fueron sintetizados en presencia de tioles, en fase acuosa. Análisis de Espectroscopia de UV-Vis y fotoluminiscencia evidenciaron la obtención de propiedades ópticas adecuadas. Difracción de Rayos X (XRD) e Infrarrojo (FT-IR) confirmaron la formación de fases deseadas, asà como la funcionalización de la superficie de los puntos cuánticos con grupos tioles. La evaluación de la citotoxicidad de los puntos cuánticos basados en Zn y Cd, en células humanas de carcinoma pancreático (PANC-1) también es reportada. La citotoxicidad de los puntos cuánticos sintetizados, ubicados principalmente en el citoplasma de PANC-1, fue dependiente fuertemente de su composición y concentración. La citotoxicidad de los puntos cuánticos, debido a la producción de oxÃgeno singlete y especies reactivas de oxÃgeno; fue realzada bajo irradiación UV y como función del tiempo de exposición.
Description
Date
2013