Síntesis sencilla en un solo recipiente de puntos de carbono de polidopamina para terapia fototérmica

Resumen

Los puntos de carbono (CD) son un miembro de los nanomateriales de carbono fluorescentes que se aplican ampliamente en bioimagen, terapia fototérmica (PTT) y biosensores por su fluorescencia sintonizable, propiedad de conversión fototérmica y excelente biocompatibilidad. La pasivación de la superficie y el dopaje, especialmente el dopaje de átomos de N, son factores críticos para mejorar la intensidad fluorescente de los CD. Hasta ahora, se ha aplicado una variedad de moléculas ricas en nitrógeno para la pasivación superficial de CD como L-Dopa, aminoácidos y polietilenimina (PEI). En este documento, informamos la síntesis de puntos de carbono pasivados con polidopamina fluorescente (PDA) (CD-PDA) a través de pirólisis asistida por microondas en un solo recipiente en 5 minutos, simplificando drásticamente el proceso de reacción en comparación con el tratamiento hidrotermal informado anteriormente. Se utilizaron espectroscopía DLS, FT-IR, UV-Vis y de fluorescencia para confirmar los componentes de CD-PDA y para iluminar el mecanismo de su fotoluminiscencia sintonizable (PL). Debido al dopaje de átomos de N por PDA, el rendimiento cuántico (QY) del CD-PDA se midió al 5%, que era casi el triple de los CD originales sin agregar PDA. El rendimiento de CD-PDA fue aproximadamente 1,5 veces el de los CD debido a la mejora del sitio de nucleación para la formación de puntos de carbono con el grupo fenólico proporcionado por PDA. Mientras tanto, se determinó que la eficiencia de conversión fototérmica del CD-PDA era del 35% debido a la excelente propiedad de conversión térmica de luz NIR del PDA. En general, proporcionamos un enfoque extremadamente eficiente para fabricar el CD-PDA dopado con N fluorescente con una eficiencia de conversión fototérmica estable y una excelente biocompatibilidad. Más importante aún, la pasivación de PDA permitió que el CD-PDA sintetizado en nuestra investigación fuera compatible para modificaciones posteriores mediante la adición de Michael o la reacción de base de Schiff.

Antecedentes

Como miembro de los materiales de carbono de baja dimensión, la vasta mezcla SP ² y SP ³ los átomos y los electrones π en los puntos de carbono (CD) aumentan significativamente los defectos y el heteroátomo de los sistemas fotoactivos, lo que desencadena la energía luminosa absorbida en calor o la liberación de fotón estimulado. Los CD se han aplicado ampliamente en bioimágenes, terapia fototérmica (PTT) y biosensores por su fluorescencia sintonizable, propiedad de conversión fototérmica y excelente biocompatibilidad. Los puntos cuánticos de carbono magnetofluorescentes cargados con fármaco (MCQD) sintetizados mediante tratamiento hidrotermal y reacción de entrecruzamiento informados anteriormente han realizado la combinación de PTT y terapia fotodinámica (PDT) a través de la fabricación de una plataforma eficaz de quimio-foto de terapia contra el cáncer [1]. Hasta ahora, se han explorado métodos extensos para mejorar la intensidad fluorescente de los CD desde su primer descubrimiento durante la purificación de nanotubos de carbono de pared simple descargados por arco (SWCNT) en 2004 [2], a pesar de las rutas sintetizadas para lograr cierto grado de oxidación siendo complicado en general. El tratamiento de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba son dos vías comunes para sintetizar las CD, incluida la ablación con láser [3, 4], el tratamiento con ácido oxidativo [5, 6], el tratamiento hidrotermal [7, 8], la pirólisis asistida por microondas [9, 10,11], oxidación electroquímica [12, 13], irradiación ultrasónica [14] y tratamiento con plasma [15].

Las investigaciones muestran que el dopaje de átomos de N es de gran importancia para la mejora de la fluorescencia de los CD [16,17,18]. Liu y col. usó polietilenimina (PEI) que proporciona los átomos de N para fabricar CD funcionalizados con PEI mediante pirólisis de glicerol y PEI ramificada asistida por microondas (700 W) en un solo paso; El rendimiento cuántico (QY) del sistema se midió hasta un 15,3% y se aplicó para la obtención de imágenes celulares y la entrega de genes [19]. Zhou y col. informaron del desarrollo de puntos de carbono codopados con fósforo y nitrógeno (CD dopados con N-P) para la obtención de imágenes biológicas mediante el tratamiento hidrotermal del nucleótido adenosina-5'-trifosfato (ATP) a 180 ° C durante 10 h. Por lo general, el ATP era la única fuente de material para el dopaje de átomos de N y P para mejorar los defectos en la superficie del sistema, lo que conducía a un aumento de QY de los CD dopados con N-P (calculado al 9,8%) [20]. Además, se informó que los compuestos fenólicos podrían servir como semilla catalítica para el crecimiento de puntos de carbono. Lee y col. descubrió que los puntos de carbono aumentaron drásticamente con la adición de una pequeña cantidad de ácido ferúlico [21].

La polidopamina (PDA) es un tipo de polímero similar a la melanina derivado de la polimerización del monómero de dopamina (DA), que se ha aplicado ampliamente para la modificación de superficies de diversos materiales desde que se estudió por primera vez como un agente de modificación de superficies adhesivas [22]. Como todos sabemos, grandes cantidades de grupos funcionales hidroxilo fenólicos y ricos en N, como la catecolamina en el PDA, lo convierten en un pasivante y catalizador potencialmente excelente para los CD.

Inspirándonos en esto, informamos de una vía de pirólisis asistida por microondas de un solo recipiente fácil y eficiente para la síntesis de CD funcionalizados con PDA durante 5 min. Para definir los componentes de los puntos de carbono de polidopamina (CD- PDA) y su fotoluminiscencia sintonizable (PL). Las viabilidades celulares relativas de las células HeLa tratadas con CD-PDA con y sin irradiación NIR se midieron mediante el ensayo estándar de bromuro de 3- (4, 5-dimetiltiazol-2-il) -2,5-difeniltetrazolio (MTT).

Resultados y discusión

Síntesis y caracterización de CD-PDA

En esta investigación, sintetizamos los puntos de carbono funcionalizados con polidopamina (PDA) (CD-PDA) mediante pirólisis de glicerina y PDA asistida por microondas en un solo recipiente. Los puntos de carbono (CD) fabricados mediante el mismo enfoque de pirólisis asistida por microondas sin añadir PDA se establecieron como grupo de control. La ilustración esquemática del proceso de síntesis de CD-PDA se describió conceptualmente en el Esquema 1. El rendimiento de CD-PDA fue casi 1,5 veces mayor que el de los CD, debido a la mejora del sitio de nucleación para la formación de puntos de carbono con el grupo fenólico proporcionado por PDA [21].

Ilustración esquemática del proceso de síntesis de CD-PDA

Los perfiles de dispersión de luz dinámica (DLS) revelaron el tamaño de partícula y el potencial zeta de CD-PDA. El tamaño de partícula hidrodinámico de CD-PDA fue 51,5 ± 19,5 nm (recuadro de la Fig. 1a) y se determinó que el potencial zeta era - 27,5 ± 0,4 mV, lo que indica grupos cargados negativamente en la superficie de los nanodots, lo que demuestra aún más la superficie. modificación por PDA. El tamaño de partícula hidrodinámico de los CD dispersos en agua DI fue de 5,5 ± 2,5 nm (recuadro de la Fig. 1b). Las imágenes de microscopía electrónica de transmisión (TEM) caracterizaron las nanopartículas esféricas monodispersas y de tamaño uniforme distribuido (Fig. 1a, b); el diámetro de CD-PDA fue de ~ 25 nm (Fig. 1c) y el de los CD (Fig. 1d) se midió a ~ 5 nm. Después de la modificación de la superficie por PDA, el crecimiento del diámetro de CD-PDA fue de aproximadamente 20 nm en comparación con el de los CD.

Morfología, espectros FT-IR y espectros UV-Vis de CD-PDA y CD. un Imagen TEM de CD-PDA (barra de escala de 100 nm, recuadro:distribución de tamaño determinada por DLS). b Imagen TEM de CD (barra de escala de 100 nm, recuadro:distribución de tamaño determinada por DLS). c Imagen ampliada de un solo CD-PDA (barra de escala 50 nm). d Imagen ampliada de un solo CD (barra de escala de 20 nm). e Espectros FT-IR de CD-PDA, CD y PDA. f Espectros UV-Vis de CD-PDA, CD y PDA (recuadro:la absorbancia de 600 a 900 nm)

La pasivación de PDA en los puntos de carbono se registró mediante espectros FT-IR. Aquí, el PDA se sintetizó mediante la polimerización de 20 mg de hidrocloruro de DA en 10 ml de tampón Tris (pH 8,5, 10 mM) a temperatura ambiente durante 12 h y luego se centrifugó a 23.294 rcf. Como la información del espectro de los picos característicos de CD-PDA, CD y PDA observados en la Fig. 1e, el pico de 3400 cm ⁻¹ y 1600 cm ⁻¹ sugirió los grupos catecol-OH y anillos aromáticos de PDA, que también existían en el CD-PDA [23, 24]. Nuevos picos que aparecen a 1642 cm ⁻¹ , 1588 cm ⁻¹ y 1640 cm ⁻¹ referido a C =O, N – H y C – N mientras que el pico a 3400 cm ⁻¹ indicó la existencia de –OH y N – H en el sistema, lo que ilustra aún más la modificación de la superficie de PDA en los CD. Los N – H, C =O y C – N que emergen en los puntos de carbono durante la oxidación asistida por microondas demostraron los mecanismos de pasivación de la superficie para los nanodots:durante la oxidación asistida por microondas de 5 min se produjo la polimerización de la dopamina y la deshidratación del sistema para formar el núcleo de los nanodots, después de lo cual fue el crecimiento de los puntos de carbono.

Los espectros de absorción UV-Vis de CD-PDA, CD y PDA con la misma concentración se muestran en la Fig. 1f (concentración de la muestra insertada en la Fig. 1f, 12,5 μg / ml). Como pasivante de superficie del sistema, PDA exhibió una absorción de amplio espectro de 200 a 900 nm, especialmente en la región del infrarrojo cercano, que era esencial para la excelente propiedad de conversión fototérmica de CD-PDA. La absorción a 220 nm y 280 nm representó la transición de electrones entre el fuerte apilamiento π del anillo de fenilo como un sistema conjugado, verificando la modificación de PDA. En particular, la reducción obvia de la absorción a 280 nm indicó la barrera espacial entre las fuertes interacciones de apilamiento π en el sistema conjugado después de la pasivación de PDA [25], mientras que los espectros de absorción UV-Vis de CD-PDA muestran los picos característicos alrededor 274 nm y 370 nm, y la de los CD se midió a 260 nm y 330 nm. El cambio bathocrómico de 330 a 370 nm se explicó por la introducción de amidógeno del PDA, que también se caracterizó por la quelación de la glicerina y el PDA [26, 27]. El recuadro es la absorbancia de CD-PDA, CD y PDA desde la longitud de onda de 600 a 900 nm.

Fotoluminiscencia de CD-PDA

Como se informó anteriormente, la modificación de la superficie de los puntos de carbono puede afectar en gran medida su proceso de conversión de fotones, lo que conduce a una enorme diversidad en los espectros de fluorescencia [28, 29]. En nuestra investigación, el pico de emisión de CD-PDA se desplazó al rojo de 450 a 500 nm con la longitud de onda de excitación cambiada de 350 a 420 nm (Fig. 2a). En consecuencia, observamos imágenes de microscopía fluorescente roja, azul y verde sumergiendo gotas en un portaobjetos de vidrio, aclarando aún más la tremenda diversidad de fluorescencia para CD-PDA (recuadro de la Fig. 2a). Además, detectamos las imágenes macroscópicas de CD-PDA, CD y agua DI bajo la iluminación con luz ultravioleta (365 nm), lo que confirma que la intensidad fluorescente de CD-PDA era mucho más fuerte que la de CD (Fig. 2b). La figura 2c ilustra además la mejora de la intensidad fluorescente después de la modificación de la superficie de PDA; el rendimiento cuántico (QY) de CD-PDA fue casi el triple que el de los CD (se seleccionó el sulfato de quinina como muestra estándar [19]), verificando el efecto del dopaje de átomos de N de PDA. Probamos la estabilidad de la intensidad fluorescente de CD-PDA; no mostró un cambio claro bajo la irradiación de 2100 s (365 nm), por lo que exhibió una propiedad de fotoluminiscencia estable (Fig. 2d).

Propiedades ópticas de CD-PDA y CD. un Espectros de fotoluminiscencia de CD-PDA (las longitudes de onda de excitación oscilan entre 350 y 420 nm con 10 incrementos, recuadro:imágenes de microscopía fluorescente de CD-PDA). b De izquierda a derecha:CD, CD-PDA y agua desionizada bajo la irradiación de luz ultravioleta (365 nm). c Espectros de fotoluminiscencia de CD-PDA, CD y agua DI. d Curva de estabilidad de la intensidad fluorescente de CD-PDA

Para estudiar más a fondo la influencia de PDA para la mejora de la intensidad fluorescente de CD-PDA, en primer lugar medimos la intensidad fluorescente frente a la duración de la polimerización de la dopamina en tampón Tris. El gradiente de fotoluminiscencia en la Fig. 3a ilustró que el CD-PDA con dopamina polimerizado en tampón Tris durante 2 h exhibió la mayor intensidad fluorescente, lo que indica la influencia del grado de prepolimerización de la dopamina. Además, exploramos la intensidad fluorescente de CD-PDA con varias concentraciones originales de PDA en tampón Tris (3, 5, 7 y 9 mg / mL). Como las concentraciones originales de DA varían de 3 a 9 mg / mL, la fluorescencia de CD-PDA presentó la tendencia de aumentar primero y luego disminuir (Fig. 3b).

Espectros de fotoluminiscencia de CD-PDA. un Intensidad fluorescente de CD-PDA con varias duraciones de polimerización de dopamina en tampón Tris. b Intensidad fluorescente de CD-PDA con varias concentraciones originales de dopamina. c Intensidad fluorescente de CD-PDA con diferente pH antes de la pirólisis asistida por microondas. d Intensidad fluorescente de CD-PDA con diferente pH después de la pirólisis asistida por microondas

Además, investigamos la intensidad fluorescente de CD-PDA con varios pH iniciales; la intensidad fluorescente disminuyó a medida que el pH del tampón Tris aumentó de 5 a 11 (Fig. 3c). La figura 3d mostró la influencia del pH después de la oxidación asistida por microondas. El pH del sistema después de la oxidación asistida por microondas fue mediado de 5 a 11, y comparamos la intensidad fluorescente de CD-PDA; El medio ácido (pH 5,0) conduce a una fluorescencia más fuerte, lo que también indica una fluorescencia más fuerte de CD-PDA en el microambiente ácido del tumor.

Rendimiento fototérmico y citotoxicidades de CD-PDA

Medición de la eficacia fototérmica

Para delimitar el análisis de la eficiencia de conversión fototérmica de CD-PDA y CD, evaluamos cuantitativamente el incremento de temperatura frente al tiempo bajo irradiación; Se seleccionó PDA como grupo de control adicional. Irradiación inferior a 10 min (808 nm, 2 W / cm ² ), el incremento de temperatura de CD-PDA fue de 27 ° C mientras que el de PDA fue de aproximadamente 30 ° C a 200 μg / mL. Mientras tanto, el incremento de temperatura de los CD (200 μg / mL) bajo irradiación durante los 10 min fue de aproximadamente 7.5 ° C y el del agua desionizada fue de no más de 5 ° C (Fig. 4a). Además, medimos la elevación de temperatura del CD-PDA a varias concentraciones en función del tiempo bajo una densidad de potencia de 2 W / cm ² Irradiación con láser NIR durante 10 min. En general, la mejora de la temperatura creció con el aumento de la concentración de CD-PDA, y la temperatura aumentó más rápidamente a medida que la concentración de CD-PDA aumentó de 25 a 200 μg / mL (Fig. 4b). Luego, trazamos la curva del incremento de temperatura frente a varias concentraciones de CD-PDA, entre las cuales el incremento de temperatura de CD-PDA a 200 μg / mL, 100 μg / mL, 50 μg / mL y 25 μg / mL fue de aproximadamente 27 ° C, 18 ° C, 13 ° C y 10 ° C, respectivamente (Fig. 4d). Por lo general, para estudiar la influencia en la eficiencia de conversión fototérmica de CD-PDA frente a varias concentraciones iniciales de DA en tampón Tris, medimos el cambio de temperatura de CD-PDA (200 μg / mL) con varias concentraciones originales de DA en Tris tampón (Fig. 4c). La temperatura aumentó a medida que la concentración de DA mejoró de 3 a 9 mg / mL. El aumento de temperatura fue de 27 ° C cuando la concentración original de DA fue de 9 mg / mL, mientras que el incremento de temperatura fue de solo 10 ° C cuando la concentración original de DA fue de 3 mg / mL. La curva de enfriamiento natural de CD-PDA se presenta en la Fig. 4e (200 μg / mL, 808 nm, 2 W / cm ² , 20 min), y los datos más magros de - lnθ calculados a partir del período de enfriamiento se observan en la Fig. 4f. La eficiencia de conversión fototérmica de CD-PDA se midió en 35%, más alta que la de las nanovarillas de Au informadas anteriormente (valor de la literatura, 22% [30]).

Propiedades de conversión fototérmica de CD-PDA y CD. un Curvas de calentamiento fototérmico de CD-PDA, CD, PDA y agua desionizada con una densidad de potencia de 2 W / cm ² Irradiación con láser NIR durante 10 min. b Curvas de calentamiento fototérmico de CD-PDA a diversas concentraciones durante 10 min. c Curvas de calentamiento fototérmico de CD-PDA (200 μg / mL) con varias concentraciones originales de DA en tampón Tris. d Incremento de temperatura de CD-PDA a diversas concentraciones. e Curva de enfriamiento de CD-PDA (bajo una densidad de potencia de 2 W / cm ² Irradiación NIR en los primeros 10 min y enfriamiento natural a temperatura ambiente). f Datos de tiempo de escasez versus - lnθ calculados de acuerdo con la curva de enfriamiento de CD-PDA

Viabilidad celular in vitro

Las citotoxicidades de CD-PDA, CD y PDA se analizaron mediante un ensayo MTT estándar. Para evaluar las diferencias de viabilidad celular entre CD-PDA, CD y PDA, se incubaron células HeLa con estas nanopartículas a la misma concentración en cada grupo. Los resultados de MTT (Fig. 5a) revelaron que la viabilidad celular de las células HeLa exhibía una relación dependiente de la dosis con CD-PDA, CD y PDA. Se informó que la superficie modificada con PDA rica en quinonas era activa en la actividad de proliferación celular [31]. Es notable en nuestro estudio que el CD-PDA obviamente podría promover la viabilidad celular de las células HeLa incluso a la concentración de 50 μg / mL debido a la modificación de la superficie por PDA y la viabilidad celular no se inhibió dramáticamente a 100 μg / mL, que básicamente compartió la misma tendencia con los resultados del CAP, mientras que la viabilidad de las células HeLa que fueron incubadas con las CD se redujo al 80% y 70% a 100 μg / mL y 200 μg / mL, respectivamente.

Citotoxicidad in vitro contra células HeLa. un Viabilidad celular in vitro de células HeLa incubadas con CD-PDA, CD y PDA a diversas concentraciones durante 24 h. b Viabilidad celular in vitro de células HeLa incubadas con CD-PDA, CD y PDA a diversas concentraciones bajo irradiación (808 nm, 2 W / cm ² , 5 minutos; media ± DE, n =6). * p <0.05, ** p <0.01, *** p <0,001

El ensayo MTT estándar se evaluó adicionalmente en células HeLa para determinar la eficacia de destrucción fototérmica de CD-PDA, CD y PDA. Las células HeLa se incubaron con estas nanopartículas a la misma concentración en cada grupo. Mientras está bajo irradiación (808 nm, 2 W / cm ² , 5 min), el ensayo MTT (Fig. 5b) mostró que la eficacia de destrucción fototérmica de CD-PDA, CD y PDA se incrementó en función de su concentración. En general, la viabilidad celular de las células HeLa incubadas con CD-PDA se redujo al 30% a 200 μg / mL, manifestando la eficacia de destrucción fototérmica del sistema. Mientras tanto, es de destacar que la diferencia de viabilidad celular entre CD-PDA y PDA disminuyó progresivamente a medida que su concentración aumentó de 25 a 200 μg / mL gracias al evidente incremento de temperatura de CD-PDA bajo irradiación NIR junto con la mejora de su concentración. (Fig. 4b, 4d). Además, la viabilidad celular de las células HeLa incubadas con CD bajo irradiación NIR fue del 68% a 200 μg / ml, lo que no fue una variación significativa en comparación con la de la misma concentración sin láser NIR debido a su débil absorción de luz en la región del infrarrojo cercano. (Figura 1e).

Conclusiones

En este trabajo, informamos la síntesis de puntos de carbono pasivados con polidopamina fluorescente (PDA) (CD-PDA) mediante pirólisis asistida por microondas en un solo recipiente en 5 min, simplificando drásticamente el proceso de reacción, promoviendo su intensidad fluorescente debido al dopaje de N átomos de PDA, y mejora su rendimiento debido a la mejora del sitio de nucleación para la formación de puntos de carbono con el grupo fenólico proporcionado por PDA. Después de la pasivación de PDA, el rendimiento de CD-PDA fue casi 1,5 veces mayor que el de CD; el rendimiento cuántico de CD-PDA fue ~ 5%, triplicado el de los CD originales. La eficiencia de conversión fototérmica del sistema se midió en un 35%, más alta que la de las nanovarillas de Au reportadas anteriormente (22%). Durante la prueba in vitro, el CD-PDA mostró una excelente biocompatibilidad y el rendimiento de PTT; incluso podría promover la viabilidad celular de las células HeLa con una concentración que llega a 50 μg / mL. Mientras estaba bajo irradiación, la viabilidad celular de las células HeLa se redujo al 30%. Más importante aún, la pasivación de PDA permitió que el sistema fuera compatible para modificaciones adicionales mediante la adición de Michael o la reacción de base de Schiff.

Métodos / Experimental

Materiales

Todos los reactivos químicos fueron de calidad analítica y se usaron sin purificación adicional a menos que se indique lo contrario. El clorhidrato de dopamina (DA) se adquirió de Sigma-Aldrich (EE. UU.); el sulfato de quinina (98%, apto para fluorescencia) se obtuvo de Fluka (EE. UU.); y glicerina (> 99%), Tris, dimetilsulfóxido (DMSO,> 99,8%) y membranas de diálisis (MWCO 1000 Da) fueron suministradas por Sangon Biotech (Shanghai, China). Se obtuvieron bromuro de 3- (4, 5-dimetiltiazol-2-il) -2, 5-difeniltetrazolio (MTT), tripsina y penicilina-estreptomicina de Beyotime Biotechnology (Shanghai, China). El medio Eagle modificado de Dulbecco (DMEM) se obtuvo de Hyclone (EE. UU.). El suero fetal bovino (FBS) se adquirió de Biological Industries (Israel). Las células HeLa fueron proporcionadas por American Type Culture Collection (ATCC).

Instrumentación y caracterización

La composición elemental fue confirmada por espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier realizada en el espectrómetro Nicolet 380 (FT-IR, Thermo Nicollet, Instruments, Ltd., América). Los espectros UV-Vis se caracterizaron mediante un espectrofotómetro de infrarrojo cercano Perkin Elmer Lambda 750 UV-vis (UV-vis-NIR, Perkin-Elmer, Norwalk, CT). Los espectros de fotoluminiscencia (PL) se midieron con un fluorómetro Infinite 200PRO (Tecan, Instruments, Ltd., Suiza). Mastersizer2000 (DLS, Nano-ZS, Malvern, Instruments, Ltd., Reino Unido) realizó la distribución del diámetro y el potencial zeta. La morfología y el diámetro fueron representados por microscopía electrónica de transmisión (TEM, Tecnai G, Spirit, FEI, Hong Kong). Se sirvió un horno de microondas doméstico como fuente de microondas (500 W) y destilador de reacción (Galanz, Instruments, Ltd., China).

Preparación de CD-PDA y CD

En primer lugar, se disolvieron completamente 50 mg de clorhidrato de dopamina en 10 ml de tampón Tris (10 mM, pH 8,5) y se autopolimerizaron a temperatura ambiente durante 2 h con agitación magnética. Luego, el CD-PDA se sintetizó mezclando directamente 6 ml de solución de PDA prepolimerizada arriba y 20 ml de glicerina (> 99%) antes de 5 min de oxidación asistida por microondas (500 W) y el paso de purificación de seguimiento. Mientras que los CD se prepararon mediante oxidación de 20 ml de glicerina asistida por microondas (500 W) durante 5 min, se estableció como grupo de control. Posteriormente, tanto CD-PDA como CD se purificaron mediante diálisis contra agua DI durante 48 h (MWCO 1000 Da) y finalmente se recogieron mediante centrifugación (23.294 rcf, 10 min) y liofilización.

Medición de rendimientos cuánticos fluorescentes

El rendimiento cuántico (QY) de CD-PDA se midió mediante el método colorimétrico informado antes [19], sulfato de quinina (en 0,1 M H ₂ SO ₄ ) se seleccionó como muestra estándar (literatura QY 54%), y la emisión de fotoluminiscencia (PL) se midió con el fluorómetro Infinite 200PRO. En general, el valor específico de la intensidad fluorescente de CD-PDA y quinina representó el QY de CD-PDA (longitud de onda de excitación 350 nm) con la condición de que compartieran el mismo valor de densidad óptica (DO) menor que 0,02 (longitud de onda 350 nm). La intensidad fluorescente integrada fue el área debajo de la curva PL con la longitud de onda en el rango de 380 a 700 nm. Básicamente, sulfato de quinina disuelto en 0.1 M H ₂ SO ₄ se sirvió como muestra estándar (valor de DO 0,02, longitud de onda 350 nm); El CD-PDA se dispersó en agua DI y medimos su valor de DO a 0,02 para excluir la influencia de la absorción de luz. Luego, medimos la intensidad fluorescente de CD-PDA y quinina para calcular el área de las curvas PL. Los CD se establecieron como grupo de control. El valor absoluto de QY se calculó de acuerdo con la fórmula:

$$ {F} _X ={F} _ {ST} \ left (\ frac {{\ mathrm {Grad}} _ X} {{\ mathrm {Grad}} _ {ST}} \ right) \ left (\ frac {R_X ^ 2} {R_ {ST} ^ 2} \ right) $$

Allí, F es el QY, Grad es el gradiente de la curva PL, ST y X representan el grupo estándar y de prueba, respectivamente, y R es el índice de refracción del solvente.

Medición del rendimiento fototérmico

CD-PDA, CD y PDA se dispersaron en agua desionizada y sus concentraciones fueron mediadas a 200 μg / ml. Luego, agregamos 1 ml de solución arriba en la celda de cuarzo estándar, respectivamente, y configuramos la fuente de diodo láser (STL 808CFS-10W, China) por encima del nivel del líquido aproximadamente 1 cm para cubrir completamente la solución. Medimos los cambios de temperatura de CD-PDA y CD cada minuto con una densidad de potencia de 2 W / cm ² Irradiación láser NIR; tanto el PDA como el agua desionizada se establecieron como grupos de control. Luego, terminamos la irradiación y registramos los cambios de temperatura a medida que el CD-PDA se enfría naturalmente a la temperatura ambiente para dibujar la curva de enfriamiento. La eficiencia de conversión fototérmica de CD-PDA se calculó de acuerdo con la fórmula informada antes [30].

Cultivo celular

Las células HeLa se cultivaron en medio Eagle modificado de Dulbecco (DMEM, HyClone) que contenía glucosa alta con suero bovino fetal (FBS) al 10%, penicilina (100 U / ml) y estreptomicina (100 μg / ml) a una temperatura de 37 ° C. y 5% CO ₂ Atmósfera humidificada. Cambiamos el medio de cultivo una vez al día.

Ensayo de viabilidad celular

La citotoxicidad de CD-PDA se midió mediante un ensayo MTT estándar. Las células HeLa se sembraron en placas de 96 pocillos con una densidad de 2 × 10 ⁴ células por pocillo y se cultivan durante 24 ha 37 ° C, 5% CO ₂ Atmósfera humidificada. Luego, limpiamos las células HeLa tres veces con PBS fresco, después de lo cual se agregó el CD-PDA dispersado en DMEM con varias proporciones de peso (10, 25, 50 y 100 μg / mL) en cada pocillo. Posteriormente, se incubó durante otras 24 ha 37 ° C, 5% CO ₂ Atmósfera humidificada. El medio de cultivo se reemplazó por 200 μL de DMEM que contenían 20 μL de MTT (5 mg / mL en PBS) y se incubó durante otras 4 ha 37 ° C, 5% CO ₂ Atmósfera humidificada. Finalmente, retiramos completamente el medio y agregamos 200 μL de DMSO en cada pocillo, agitando durante otros 15 min. La absorbancia de cada pocillo se midió a 490 nm. Las células HeLa no tratadas (cultivadas en DMEM) se establecieron como grupo de control. Las viabilidades celulares relativas de las células HeLa se calcularon de acuerdo con la fórmula Abssample / Abscontrol × 100%. Allí, Abssample es la absorbancia de las células HeLa tratadas con CD-PDA, mientras que Abscontrol representa la absorbancia de las células HeLa no tratadas.

Abreviaturas

CD-PDA:: Puntos de carbono de polidopamina
CD:: Puntos de carbono
DA:: Dopamina
DLS:: Dispersión de luz dinámica
DMEM:: Medio Eagle modificado de Dulbecco
DMSO:: Dimetilsulfóxido
FBS:: Suero fetal bovino
FT-IR:: Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier
MTT:: Bromuro de 3- (4, 5-dimetiltiazol-2-il) -2, 5-difeniltetrazolio
NIR:: Región de infrarrojo cercano
OD:: Densidad óptica
PDA:: Polidopamina
PEI:: Polietilenimina
PL:: Fotoluminiscencia
PTT:: Terapia fototérmica
QY:: Rendimiento cuántico
SWCNT:: Nanotubos de carbono de pared simple
TEM:: Microscopía electrónica de transmisión
UV-Vis:: Espectroscopía ultravioleta y visible

Nanosensibilizador magnético modificado con aptámero para imágenes de resonancia magnética in vivo de cáncer que expresa HER2 Influencia de los nanotubos de carbono y sus derivados en las células tumorales in vitro y parámetros bioquímicos, composición de la sangre celular in vivo

Nanomateriales

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