Aplicaciones biomédicas para nanoclusters de oro:desarrollos recientes y perspectivas futuras

AuNC conjugadas con moléculas pequeñas

Se han aplicado ampliamente moléculas pequeñas como ligandos para preparar AuNC. Con las conjugaciones de pequeñas moléculas en las superficies, las AuNC han exhibido diferentes funciones para la formación de imágenes y la detección. Por ejemplo, la d-penicilamina conjugada con nanoclusters de oro (DPA-AuNC) posee características bastante buenas, como tamaño pequeño, alta estabilidad coloidal y brillo, lo que les confiere una perspectiva inmensa como sondas fluorescentes y, por lo tanto, puede utilizarse para imágenes biológicas. Se obtuvieron imágenes de células de cáncer humano (HeLa) mediante internalización de DPA-AuNC. Luego, después de 2 h de incubación de las células cancerosas con DPA-AuNC, se utilizó un microscopio confocal para obtener imágenes de las células con una técnica de excitación de dos fotones [54]. El tinte de membrana DiD se utilizó como referencia, y las intensidades de emisión tanto de DPA-AuNCs como del tinte DiD se recogieron en colores verde y rojo, respectivamente. La luminiscencia brillante emitida por las células HeLa debido a la ingestión de nanopartículas se muestra en la Fig. 1a. Además, para la reconstrucción 3D, se tomaron diferentes imágenes en varias posiciones z como se muestra en la Fig. 1b [55].

un Imagen de células HeLa después de la incubación con DPA-AuNC durante 2 h mediante microscopía confocal. b Imagen 3D que muestra DPA-AuNC internalizados en una vista en sección transversal [55]. Los colores de DPA-AuNC y el tinte de membrana DiD se representan en verde y rojo, respectivamente

El ácido dihidrolipoico (DHLA) -AuNC se internalizó en células HeLa para investigar la aplicación de imágenes de fluorescencia de por vida (FLIM) por primera vez. Las células Hela sin DHLA-AuNC mostraron autofluorescencia con una vida útil de entre 1,5 y 4 ns. Las imágenes de intensidad y vida útil de las células Hela se muestran en la Fig. 2a, b. Pero después de exponer las células Hela a DHLA-AuNC durante 1 h, las células mostraron una emitancia luminiscente marcada que exhibió una larga vida útil de fluorescencia de 500 a 800 ns. La intensidad y las imágenes FLIM de las células Hela con DHLA-AuNC se muestran en la Fig. 2c, d [56].

Intensidad ( a , c ) y FLIM ( b , d ) imágenes de células Hela únicamente ( a , b ) y células Hela incubadas con DHLA-AuNC durante 1 h ( c , d ). Todas las barras de escala son de 10 μm [56]

Wang y col. encontró que cuando líneas celulares cancerosas como HepG2 (línea celular de hepatocarcinoma humano), K562 (línea celular de leucemia) se incubaron con soluciones de ácido cloroaurico (una especie molecular de Au (III) biocompatible) en concentraciones micromolares, y las AuNC se biosintetizaron espontáneamente por estas células líneas [57]. Pero el fenómeno no ocurrió en la línea celular no cancerosa, L02 (células hepáticas de embriones humanos) que se utilizaron como controles. Como resultado, el método mencionado anteriormente puede ser subyugado como un método novedoso para la auto-bioimagen in vivo de tumores. Otros nanoclusters de oro estabilizados con tripsina (try-AuNC) que poseen fluorescencia en el infrarrojo cercano fueron sintetizados por Liu et al. para doble propósito; una de las aplicaciones incluye la biodetección de heparina que se basa en la transferencia de energía mejorada por plasmón de superficie (SPEET) y otra incluye try-AuNC modificados con ácido fólico (FA) para la obtención de imágenes de fluorescencia de cáncer in vivo (Fig. 3). El modo SPEET y las imágenes de cáncer in vivo con alta capacidad de focalización que poseen las try-AuNC mostraron un inmenso potencial como biomateriales multifuncionales para biomoléculas biosensibles [58].

Try-AuNC fluorescentes del infrarrojo cercano como biosensor de transferencia de energía mejorado con plasmón de superficie y biosonda de diagnóstico por imágenes de cáncer in vivo [58]

Se sabe que los ligandos que contienen o-quinona forman complejos con férrico (Fe ³⁺ ) iones [59, 60]. De modo que las AuNC que contienen dopaquinona como ligandos fueron desarrolladas y evaluadas por Ho et al. para la detección de Fe ³⁺ basado en un mecanismo de formación de un complejo entre Fe ³⁺ iones y resto o-quinona de dopaquinona en solución. Se descubrió a partir de los estudios que se forma un gran complejo con dimensiones superiores a 500 nm a través de la agregación de AuNC en presencia de Fe ³⁺ iones. Por lo tanto, las AuNC se pueden utilizar para la detección de Fe ³⁺ iones en agua y otros líquidos [61].

Se informa que los grupos funcionales ácidos forman un complejo estable con iones metálicos y biotioles; De manera similar, se pensaba que los nanoclusters de oro conjugados con ácido 11-mercaptoundecanoico (MUA-AuNC) detectaban Hg ²⁺ iones en soluciones y bithioles que se pueden considerar como una de las aplicaciones de detección de AuNCs [62, 63]. La intensidad de fluorescencia de MUA-AuNC en complejo con Hg ²⁺ iones se muestra en la Fig. 4 [64]. Además, el complejo de Hg ²⁺ -tiol se informó que es más estable que Hg ²⁺ -Complejo COOH [65]. Por lo tanto, se utilizó un complejo de MUA-AuNC para detectar bitiol, que puede considerarse además como otra aplicación en la detección de iones metálicos en diversas soluciones [64].

un Intensidad de fluorescencia de MUA-AuNC en ausencia de 170 μM Hg ²⁺ . b Aglomeración de Hg ²⁺ con grupo COOH de MUA-AuNC en presencia de 170 μM Hg ²⁺ . c Intensidad de fluorescencia después de agregar cisteína 10 mM a la muestra en B [64]

Los nanoclusters de oro estabilizados con vancomicina (Van-AuNC) fueron diseñados y sintetizados por Yu et al. para la detección de Fe ³⁺ en agua del grifo, agua de lago, agua de río y agua de mar como una de sus aplicaciones en el análisis de muestras ambientales [66]. Se produjeron y desarrollaron nanoclusters de oro funcionalizados con quitosano (AuNCs @ Chi) para su uso como material de detección de sulfuro de hidrógeno (H ₂ S) que emplea el mecanismo de transferencia de energía por resonancia de Förster (FRET) [67]. La razón por la que los investigadores detectaron H ₂ S es que el sulfuro de hidrógeno está involucrado en muchos procesos biológicos que incluyen vasodilatación [68, 69], antiinflamatoria [70, 71] y neurotransmisión [72].

Liu y col. sentó las bases para la síntesis de nanoclusters de oro estabilizados con glutatión (GSH) (GSH-AuNC) con alta selectividad, respuesta rápida y excelente fotoestabilidad que se utilizaron para la detección y detección de lisina y cisteína (aminoácidos) [73] . Recientemente, Yu et al. utilizando nanoclusters de oro cubiertos por glutatión (AuNCs @ GSH). Se descubrió que el ensamblaje es altamente selectivo para el aminoácido cisteína que puede emplearse en el futuro para el diagnóstico de enfermedades relacionadas con la cisteína [74]. Las AuNC con plantilla de proteína rica en cisteína se prepararon utilizando ión plata (I). La queratina es una proteína estructural rica en cisteína que se encuentra abundante en el cabello, la lana, las plumas, etc. Por lo tanto, se sintetizaron y evaluaron AuNC con plantilla de queratina a base de iones de plata para detectar la aplicación de iones de mercurio (Hg ²⁺ ) [75]. Basado en nanoclusters de oro y puntos de carbono de emisión dual (C-AuNC) funcionalizados con ditiotreitol (DTT), un sensor de fluorescencia radiométrica para la detección sensible de iones de mercurio (Hg ²⁺⁾ en muestras de agua se ha informado recientemente [76]. Las dos aplicaciones reportadas de AuNCs pueden actuar como de gran importancia para monitorear la calidad del agua. Se ha informado de AuNC cubiertas con ciclodextrina para la detección de iones de cobalto (Co ²⁺ ) y muestran Co ²⁺ selectivo y sensible basado en fluorescencia detección de iones. La internalización celular de AuNC también se observó durante la detección de Co ²⁺ iones [77].

Recientemente, las AuNC ultrapequeñas conjugadas con ligando de superficie biocompatible de GSH se han sintetizado como radiosensibilizadores metabolizables y eficientes para la radioterapia del cáncer [78]. Las nanoconstrucciones ultrapequeñas de GSH-AuNC han revelado propiedades atractivas que incluyen una fuerte mejora de la radioterapia del núcleo de Au y una buena biocompatibilidad del revestimiento de superficie GSH. Además, las GSH-AuNC se han acumulado preferentemente en el tumor a través de la permeabilidad mejorada y el efecto de retención que conduce a una fuerte mejora para la radioterapia del cáncer que la de las nanopartículas de oro mucho más grandes. La radioterapia mejorada se puede atribuir al hecho de que el daño del ADN causado por el efecto fotoeléctrico y la dispersión de Compton del Au ₂₅ nanoclusters. La notable disminución en el volumen y peso del tumor U14 se ha logrado utilizando GSH-AuNC como radiosensibilizador. Además, después del tratamiento, el riñón puede eliminar eficazmente las GSH-AuNC, lo que minimiza los posibles efectos secundarios debido a la acumulación de Au ₂₅ nanoclusters en los modelos animales.

AuNC conjugadas con polímeros

Los polímeros también han surgido como ligandos importantes para las preparaciones de AuNC en aplicaciones biomédicas. Por ejemplo, las AuNC se prepararon tapando con ligando de poli (ácido metacrílico) terminado en tioéter multidentado (PTMP-PMAA) que se encontró que eran candidatos altamente fotoestables y se usaron para marcar las células normales (células mononucleares de sangre del cordón umbilical; CBMC) y hematopoyéticas. (Células cancerosas K562) (Fig. 5) [79]. Los resultados revelaron que las células cancerosas ingirieron estas moléculas en un grado mucho mayor que las células normales [80]. Se ha informado [81] que las nanopartículas de oro son fácilmente penetrables en células más maduras, como granulocitos y linfocitos, que forman parte del sistema hematopoyético. De manera similar, las AuNC también se pueden aplicar en el etiquetado selectivo, la obtención de imágenes y la administración de fármacos diana en el sistema hematopoyético y cánceres relacionados, como la leucemia mieloide crónica.

Etiquetado de células normales y cancerosas con AuNC y puntos cuánticos (QD) [79]

Aldeek y col. diseñó nanoclusters de oro funcionalizados con polietilenglicol fluorescente y iones híbridos utilizando ligandos bidentados hechos de grupos de anclaje de ácido lipoico unidos con una cadena corta de poli (etilenglicol) o un grupo de iones híbridos [82]. Para determinar el papel de estos nanoclusters en biología, se realizaron varias pruebas como estabilidad dependiente del pH y estabilidad en presencia de exceso de sal. La hipótesis dada por el autor revela que estas pruebas son relevantes para el uso de estas AuNC como plataformas fluorescentes para la obtención de imágenes y la detección en biología. En el informe se describe además que varias anomalías biológicas están relacionadas con el pH y, por lo tanto, pueden proporcionar una indicación de la progresión de varias enfermedades como la metástasis del cáncer, la fatiga crónica y la depresión [83, 84]. También se cree que estos grupos controlan el comportamiento físico de las proteínas y los ácidos nucleicos [85,86,87]. Uno de los beneficios adicionales de estos grupos es su uso en la obtención de imágenes in vivo (tejido profundo). Chen y col. desarrollaron un sistema polimérico anfifílico dependiente del pH que contenía AuNC luminiscentes que resultaron ser fotoestables y biocompatibles en forma de nanocompuestos para actividades de diagnóstico que incluyen la detección y terapia de células cancerosas que sobreexpresan folato [88]. Las AuNC luminiscentes se restringieron con copolímero anfifílico (poli (DBAM-co-NASco-HEMA) (PDNH)) para formar nanocompuestos L-nAuNC / PDNH modificado con FA (o L-AuNC / FA-PDNH). Además, el fármaco hidrófobo paclitaxel se ensambló con L-AuNC / FA-PDNH y, por lo tanto, se puede utilizar tanto para la obtención de imágenes como para el tratamiento del cáncer (Fig. 6).

Fabricación de nanocompuestos de L-AuNC / FA-PDNH para imágenes y terapia [88]

Se diseñaron y sintetizaron nanoagrupamientos de oro de polietilenimina solubles en agua funcionalizados con policationes (PEI-AuNC) para aplicaciones de terapia génica apropiadas y seguras junto con la obtención de imágenes celulares [89]. Debido a las fascinantes propiedades ópticas de las PEI-AuNC, estos grupos se consideran un candidato prometedor para la obtención de imágenes biológicas, lo que se confirmó mediante la incubación de líneas de células cancerosas (HepG2) con PEI-AuNC y mostró una notable fotoluminiscencia y las células dieron una fuerte fluorescencia roja intensa. Nanoclusters de oro protegidos por ovoalbúmina (sonda fluorescente) unida con ácido fólico (ligando dirigido) (FA-Ova-AuNC) y un homopolímero N -acriloxisuccinimida como enlazador está siendo desarrollado por Qiao et al. y se utilizó para la detección de cáncer mediante imágenes de células cancerosas (Fig. 7). Como los receptores de ácido fólico se sobreexpresan en las células HeLa, se cree que las células Hela ingerirían FA-Ova-AuNC. En este trabajo, se ha demostrado la tinción específica de células HeLa por FA-Ova-AuNCs [90].

Esquema de la formación de FA-Ova-AuNC para la obtención de imágenes de células cancerosas [90]

Para su aplicación en detección, se ha diseñado y sintetizado un racimo de oro molecular (I) altamente fosforescente en una película de polímero macroporoso para la detección de cianuro mediante la técnica de detección colorimétrica. Los nanoclusters de oro se pueden usar para detectar iones de cianuro en vino tinto, café, jugo y suelo. Dado que el cianuro es extremadamente tóxico y peligroso y puede provocar la muerte [91], era necesario encontrar sensores altamente selectivos, sensibles y rentables que pudieran ayudar a determinar los niveles de cianuro en el medio ambiente, el agua y los alimentos [92]. . Por lo tanto, este nanocluster de oro puede actuar como una bendición que puede ayudar a salvar varias vidas [93].

AuNC conjugadas con biomacromoléculas

También se han aplicado biomacromoléculas con grupos tiol como ligandos de uso común para preparar AuNC en diferentes aplicaciones biomédicas. Recientemente, nanoclusters de oro funcionalizados con transferrina (Tf) (Tf-AuNCs) / nanocompuesto de óxido de grafeno (GO) (Tf-AuNCs / GO) se fabricó como una sonda fluorescente de infrarrojo cercano (NIR) de encendido que se puede utilizar para bioimagen de células cancerosas y animales pequeños [94]. La capacidad de la sonda fluorescente NIR para obtener imágenes del receptor de Tf (TfR) en células cancerosas se evaluó utilizando dos líneas celulares cancerosas diferentes, es decir, Hela (nivel de expresión alto de TfR) y HepG-2 (nivel de expresión bajo) y una línea celular de ratón normal. (3T3) con diferentes niveles de TfR como se muestra en la Fig. 8. Obviamente, la sonda fluorescente fue ingerida solo por células Hela, y se observó una fluorescencia notable después de 4 h de incubación.

Fabricación de la conjugación Tf-AuNCs / GO como una sonda fluorescente NIR activada para la obtención de imágenes biológicas en células cancerosas con sobreexpresión de TfR [94]

Sahoo y col. han desarrollado una síntesis verde rápida en un solo paso (2 min) de AuNC altamente luminosas en el ADN, utilizando un solo ciclo de calentamiento y enfriamiento como en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Se encontró que la intensidad de los nanoclusters de luminiscencia aumenta con la cantidad de ADN, lo que ofrece una manera fácil de cuantificar el ADN (Fig. 9). Como potente sonda fluorescente para la cuantificación del ADN, la capacidad de las AuNC se muestra en dos líneas de células cancerosas diferentes, incluidas HeLa y A549 [95]. Se descubrió que la formación de AuNC está influenciada por la cantidad de precursores (HAuCl ₄ ) utilizado en síntesis. La intensidad de las emisiones de luminiscencia y los resultados cuánticos de los nanoclusters se observan en función de las dimensiones de los cúmulos formados en diversas cantidades de oro. Las AuNC se prepararon mediante diferentes pares de bases, que consistían en A, T, G y C, y produjeron la misma luminiscencia para diferentes composiciones de pares de bases y las mismas longitudes de secuencia. Además, la identificación de la dependencia de la intensidad de las emisiones de los nanoclusters en las cantidades de ADN proporciona una forma única de prueba. Puede obtenerse un análisis de la amplificación génica y la expresión relativa. Además, la biocompatibilidad de las AuNC enfatiza aún más su uso como sonda en comparación con las propiedades citotóxicas tradicionales de los colorantes. El análisis cuantitativo del nivel de expresión génica en varias líneas de células cancerosas se puede utilizar para demostrar un equipo simple, portátil y de bajo costo como una alternativa a una máquina de energía de PCR complicada, potente y costosa. Además, con el uso de AuNC luminiscentes como agentes generadores de señales, esta herramienta permite la PCR con transcriptasa inversa y el análisis basado en matrices de múltiples genes / proteínas al mismo tiempo utilizando soportes intercambiables y software especialmente diseñado. Se desarrollaron dispositivos y enfoques para evaluar los perfiles de genes asociados con la apoptosis en las células cancerosas HeLa y también para medir la expresión de glutatión- S -transferasa (GST) y proteína recombinante del factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos humanos marcada con GST (GSThGMCSF) extraída de Escherichia coli [96].

El método para la síntesis de AuNC luminiscentes emulando la condición de PCR [95]

La preparación a alta velocidad de agentes productores de señales biocompatibles de AuNC en ADN y proteínas permite la detección cualitativa. Además, proporciona métodos sintéticos de AuNC como sondas comunes para estudios de ADN y proteínas (en fluidos y muestras en membranas), análisis de amplicones por PCR e investigaciones basadas en membranas en un solo instrumento. El instrumento es capaz de ofrecer una eficiencia de amplificación por PCR del 95% en comparación con las máquinas disponibles comercialmente. Lo más importante es que todos los materiales son respetuosos con el medio ambiente. Aprovechando las ventajas, la herramienta y el enfoque integrados pueden crear una aplicación novedosa a las técnicas existentes con la incorporación de la nanotecnología y la biología.

Nguyen y col. desarrollar un doble ligando de AuNC estabilizadoras y fabricar un nanocomplejo de AuNC / grafeno como una sonda fluorescente de "activación" para detectar el cáncer de metaloproteinasa-9 de la matriz relacionado con la matriz [97]. Se investigó un método suave de un solo paso para la aplicación biomédica de AuNCs usando péptidos y ácido mercapto undecanoico como ligandos de co-plantilla. El péptido con el sitio de escisión de la metaloproteinasa-9 sirve como estabilizador y también como ligando de dirección para la detección de enzimas. Con las enzimas, debido a las excelentes propiedades de extinción y al fondo insignificante del óxido de grafeno, el nanomaterial de AuNC / grafeno produce una fuerte respuesta fluorescente de "activación", que está altamente correlacionada con las concentraciones de enzima. El límite de detección del nanomaterial es de 0,15 nM para la enzima. El nanomaterial fluorescente se demostró con éxito para la detección de metaloproteinasa-9 "activa" secretada por células cancerosas MCF-7 con alta sensibilidad y selectividad. Además, las AuNC fluorescentes proporcionan reducciones significativas en tiempo, costo y complejidad sensorial en comparación con estudios anteriores. La plataforma también ha demostrado un gran potencial para detectar diferentes moléculas biológicas en diversos campos, incluidas las investigaciones ambientales y analíticas. Del mismo modo, Song et al. Desarrollar el método simple, sensible y sin etiquetas para detectar proteína quinasas basado en la agregación selectiva de péptidos de nanoclusters de oro fosforilado (AuNCs-péptidos) inducida por la coordinación del ion Zr [98]. Las AuNC se prepararon mediante péptidos sin un agente reductor fuerte, lo que evita que se alteren los péptidos. Se ha desarrollado un estudio de fluorescencia simple, sensible, verde y sin etiqueta utilizando los péptidos AuNC para medir la actividad de la proteína quinasa CK2. En comparación con la prueba de fluorescencia de quinasa establecida recientemente, los usos de péptidos AuNC tienen varias ventajas importantes, incluidos procesos experimentales simples, ecológicos y sin etiquetas.

Selvaprakash y col. desarrollar AuNC utilizando proteínas de clara de huevo de gallina de bajo costo (AuNCs @ ew) como una sonda sensora de encendido para detectar metabolitos que contienen fosfato como adenosina-50-trifosfato (ATP) y pirofosfato (PPi) [99]. Se ha obtenido un enfoque rentable y sencillo para producir sondas de AuNC fluorescentes para moléculas que contienen fosfato como ATP y PPi. Añadiendo claras de huevo baratas con tetracloroáurico, las AuNCs @ ew se pueden sintetizar fácilmente mediante calentamiento por microondas. En este trabajo, AuNCs @ ew principalmente dominado por AuNCs @ ovoalbúmina a través de una caracterización cuidadosa. Dado que la ovoalbúmina es una glicoproteína y contiene abundantes ligandos de glicina, la posibilidad del uso de AuNCs @ ew como sondas fluorescentes para ConA, que contiene el sitio de unión de los glicanos, ha sido probada con éxito en el trabajo de Selvaprakash.

Wu y col. utilizar albúmina de suero bovino (BSA) y GSH para sintetizar nanoclusters de oro (BSA / GSH-AuNC) con excitación y emisiones a 330 nm y 650 nm, respectivamente [100]. En este enfoque, BSA y GSH sirven principalmente como agentes limitadores y reductores, respectivamente. Con la ayuda de GSH, solo se necesitan 30 μM de BSA para sintetizar BSA / GSH-AuNC fotoestables. Con el uso de GSH, el uso de grandes cantidades de proteínas costosas como BSA y transferrina ya no es necesario para el desarrollo de proteínas fluorescentes / GSH-AuNC. Esta estrategia proporciona un enfoque de bajo costo para la síntesis de proteínas-AuNC y también simplifica el refinamiento de las AuNC establecidas. Wu y col. también encontró que la extinción desencadenada por NO ₂ ^- a pH 3,0 fue eficaz y específico. Con alta tolerancia a la sal, sensibilidad y selectividad, las BSA / GSH-AuNC tienen un gran potencial para medir el NO ₂ complicado muestras. Cao y col. investigar los cambios de fluorescencia inducidos por el pH de las AuNCs @ BSA y los cambios conformacionales apropiados de las proteínas del ligando mediante fluorescencia, dicroísmo circular (CD) y mediciones espectrales de IR. En este trabajo, BSA en AuNCs @ BSA experimenta cambios conformacionales identificables a nivel de estructuras secundarias y terciarias. Los resultados de CD e IR interpretan un cambio significativo desde la segunda estructura en acidez extrema y alcalina, donde se obtienen estructuras más irregulares [101]. Se mostró la diferencia en las tendencias de cambio estructural secundario entre AuNCs @ BSA y la BSA original. La condición alcalina extrema (pH 11,43) induce un cambio de exposición a la hélice enterrada. Además, la gran brecha de fluorescencia de triptófano entre AuNCs @ BSA y la BSA original implica que los núcleos de oro viven cerca del triptófano en la BSA. Este estudio sienta las bases para comprender la conformación del comportamiento de las proteínas del ligando en las AuNC conjugadas.

Ghosh y col. investigar los efectos de las AuNC sobre la EC y la actividad enzimática de la α-quimotripsina (ChT) (contra la hidrólisis del sustrato, N -succinil-1-fenilalanina p-nitroanilida) [102]. El espectro de CD muestra que al unirse a las AuNC, la ChT queda completamente expuesta, produciendo una elipticidad casi nula. Las AuNC recubiertas de ChT prácticamente no muestran actividad enzimática. El GSH adicional o GSH oxidado restaura la actividad enzimática a ChT en un 30–45%. La actividad de ChT se pierde irreversiblemente en la superficie de unión de las AuNC. Esta actividad perdida se puede recuperar cuando ChT cierra las AuNC tratadas con GSH o GSH oxidado. En la célula, el GSH puede reactivar la actividad enzimática, como se muestra en este trabajo. Dado que las células cancerosas se caracterizan por niveles elevados de glutatión, habrá diferencias en la absorción de grupos de oro revestidos de enzimas entre las células cancerosas y las células normales.

La nueva técnica de cirugía guiada por fluorescencia ha entrado en el proceso quirúrgico para ayudar a los operadores a decidir si los tejidos deben resecarse o conservarse durante la cirugía [103]. Estos logros podrían establecer un cambio de paradigma en la cirugía del cáncer para una gran mejora del resultado del paciente. El progreso reciente de la investigación en este campo se ha centrado en el uso de AuNC fluorescentes conjugadas con ácido diatrizoico y aptámero AS1411 específico de la diana como sonda guiada por fluorescencia para proporcionar una guía precisa durante la resección del tejido tumoral. Los experimentos in vivo han demostrado que la ubicación del tumor en el ratón portador del tumor CL1-5 se ha observado a partir de la imagen de TC clara utilizando los conjugados de AuNC como agente de contraste de formación de imágenes moleculares. Más importante aún, la fluorescencia rojo anaranjado claramente visible de los conjugados de AuNC se ha utilizado para ayudar a la resección del tumor CL1-5 mediante guía de fluorescencia intraoperatoria. La fuerte mejora de la fluorescencia del tumor resecado se basa en los datos del sistema de imágenes in vivo para demostrar el éxito de la focalización molecular utilizando conjugados de AuNC fluorescentes. Este trabajo ha demostrado grandes ventajas del uso in vivo de conjugados de AuNC fluorescentes específicos para el objetivo que pueden proporcionar tiempos de imágenes fluorescentes a largo plazo, alta fotoestabilidad, funciones de imágenes duales y modificaciones de superficie factibles con moléculas específicas dirigidas en comparación con la mayoría de las orgánicas. agentes de contraste utilizados actualmente. Además, este trabajo ha aportado un concepto avanzado en el campo de la imagenología biomédica y la terapéutica utilizando AuNC funcionalizadas.

Conclusiones

En general, proporcionamos una pequeña revisión de los avances recientes en AuNC fluorescentes preparadas con moléculas pequeñas, polímeros y biomacromoléculas para las aplicaciones en bioimagen, detección y terapia (Tabla 1). Estos trabajos han demostrado que las AuNC fluorescentes pueden ser sondas fluorescentes prometedoras debido a sus propiedades únicas, como excelente biocompatibilidad, alta fotoestabilidad y fácil modificación de la superficie. Aunque las AuNC se han demostrado en diversas aplicaciones biomédicas, sin embargo, sus rendimientos cuánticos de fluorescencia (QY) todavía son bajos (generalmente menos del 20%). El primer desafío para ampliar las aplicaciones de AuNC se centra en la preparación de AuNC con QY de alta fluorescencia. With low fluorescence QY, the synthesis of AuNCs with uniform size will be an alternative way to improve their fluorescence QY. Furthermore, with the uniform size, fluorescent AuNCs with a narrow emission spectrum will increase their benefit in biomedical applications. The second challenge for AuNCs is the control of ligand on their surface because the chemical and physical properties of AuNCs can be significantly affected by their surface modification. Therefore, the theoretical and practical studies of AuNCs are still needed to have a better understanding of their structure, optical characteristic, and physicochemical property. Especially, for physicochemical property, recent studies have proven that AuNCs are potential fluorescent probes for biosensing, bioimaging, and cancer therapy. Accordingly, to realize the biomedical applications, we still have a lot of works to push the biomedical applications of AuNCs in imaging, detection, and therapy. Overall, with the great efforts, we believe that AuNCs will be served as a significant fluorescent probe in biomedical application in the near future.

Abreviaturas

AuNCs:

Gold nanoclusters

BSA:

Albúmina de suero bovino

CBMC:

Cord blood mononuclear cells

CD:

Circular dichroism

Chi:

Chitosan

ChT:

Chymotrypsin

DHLA:

Dihydrolipoic acid

DPA:

D-penicillamine

TDT:

Ditiotreitol

FA:

Folic acid

FLIM:

Fluorescence lifetime imaging

FRET:

Förster transferencia de energía de resonancia

GSH:

Glutathione

GST:

Glutathione-S -transferase

MUA:

11-Mercaptoundecanoic acid

Ova:

Ovalbumin

PCR:

Polymerase chain reaction

PDNH:

Poly(DBAM-co-NASco-HEMA)

PEI:

Polyethyleneimine

PPi:

Pyrophosphate

PTMP-PMAA:

Multidentate thioether-terminated poly(methacrylic acid)

SPEET:

Surface plasmon-enhanced energy transfer

Tf:

Transferrina

Try:

Trypsin

VAN:

Vancomycin

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