La preparación rentable de puntos de carbono fluorescentes verdes para la obtención de imágenes biológicas y la administración intracelular mejorada de fármacos

Resumen

Se prepararon puntos de carbono atrapados con doxorrubicina (DOX-CD) para la obtención de imágenes biológicas y la administración intracelular mejorada de fármacos. Las CD se sintetizaron mediante el método hidrotermal utilizando citrato y urea a 200 ° C durante 1 h. Luego, DOX se conjugó con éxito en los CD mediante interacciones fisicoquímicas. Los DOX-CD exhibieron una buena estructura cristalina, una notable estabilidad acuosa, una excelente propiedad de fotoluminiscencia y un alto rendimiento cuántico del 93%. Las imágenes fluorescentes revelaron que las células cancerosas podrían absorber fácilmente los DOX-CD para el etiquetado celular. Además, se observó un comportamiento de liberación de DOX asistida por pH endolisosómico a partir de DOX-CD, y la citotoxicidad de DOX-CD se confirmó mediante el ensayo MTS contra células de cáncer de ovario H0-8910. Además, los CD indicaron una señal fluorescente brillante en la prueba de imagen en animales y demostraron una baja toxicidad después de la administración durante 7 y 21 días. Por lo tanto, los CD preparados podrían ser una sonda de imagen prometedora para la obtención de imágenes biomédicas y la administración de fármacos intracelulares.

Introducción

La doxorrubicina (DOX) es un fármaco quimioterapéutico de antraciclina ampliamente utilizado en el tratamiento de varios cánceres, incluidos los de mama, pulmón, gástrico, ovario, tiroides, mieloma múltiple, sarcoma y cánceres pediátricos. Se considera que el mecanismo de acción contra el cáncer de DOX interfiere en el proceso de síntesis y reparación del ADN. Por lo tanto, es necesario transportar DOX a través de la membrana celular y al núcleo celular para alterar la síntesis de ADN durante el tratamiento del cáncer. Sin embargo, la DOX libre no podría acercarse fácilmente al núcleo celular e induciría una cardiotoxicidad in vivo grave, lo que dificultaría su aplicación como terapia contra el cáncer [1, 2].

Recientemente, nanoportadores multifuncionales como liposomas, micelas, nanoemulsiones, nanopartículas poliméricas y otras nanopartículas han atraído una enorme atención por su importancia en la administración de fármacos contra el cáncer [3]. Entre ellos, como un nuevo tipo de familia de puntos cuánticos, el punto cuántico de carbono (CD) ha atraído un enorme interés en todo el mundo desde que fue descubierto en 2004 [4]. En particular, los CD fluorescentes se han convertido en la preferencia en la obtención de imágenes de células ² , fotocatálisis, administración de fármacos, detección de contaminantes e iones de metales pesados y equipo fotoeléctrico debido a sus propiedades superiores en peso y tamaño cuasi-cero (<10 nm), alta fotoestabilidad, espectros de excitación amplios y continuos, longitud de onda sintonizable, satisfaciendo la biocompatibilidad , baja toxicidad y excelente rendimiento en fluorescencia [5,6,7,8,9,10,11,12,13,14]. Por ejemplo, Yang et al. han acoplado con éxito DOX a los CD para mejorar el tratamiento contra el cáncer, lo que implica que los CD tienen una gran importancia en la administración de fármacos dirigida al núcleo [1].

Anteriormente, se han propuesto varias técnicas para preparar CD que incluyen numerosos materiales de biomasa, carbonización, pasivación y funcionalización de la superficie [14, 15]. En detalle, se puede clasificar en dos métodos principales. Uno es el enfoque "de arriba hacia abajo", la descarga de arco, el método de ablación con láser, el grabado electroquímico y el método de oxidación, que se refiere a romper la estructura de carbono a gran escala en nanopartículas de carbono [16,17,18,19,20]. El otro método es el método "de abajo hacia arriba", que sintetiza puntos de carbono a partir de precursores moleculares, que incluye principalmente el enfoque hidrotermal, el método ultrasónico y la síntesis asistida por ondas [21,22,23,24]. Xu y col. puntos de carbono obtenidos mediante descarga de arco, oxidación, extracción y electroforesis en gel. Ming y col. puntos de carbono adquiridos por electrólisis. Yang y col. optimizó el método hidrotermal original para sintetizar puntos de carbono con diferente fluorescencia [21]. Sin embargo, estos métodos son limitados debido a su complicado proceso de síntesis, procedimiento que requiere mucho tiempo, estrictos requisitos de fabricación y costosas materias primas [25]. Además, el uso de disolventes orgánicos como pasivadores de la reacción puede aumentar la toxicidad de las CD [26]. Además, la mayoría de los CD notificados emitieron fluorescencia azul bajo la excitación de la luz ultravioleta, lo que obstaculizó seriamente su potencial en el campo de la obtención de imágenes biomédicas atribuidas a la fuerte interferencia de autofluorescencia de los tejidos.

En este documento, sintetizamos CD fluorescentes verdes a través de una pirólisis térmica controlada de un solo paso verde y eficiente de citrato de sodio dihidrato y urea. DOX se conjugó de forma no covalente en la superficie de los CD preparados para la administración de fármacos mediante interacción hidrofóbica e interacción electrostática, así como π - π interacción de apilamiento [27,28,29]. La morfología y la estructura de los CD se investigaron mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) y análisis de difracción de rayos X. Las propiedades ópticas se evaluaron mediante espectrómetro UV-vis y espectros de emisión de fotoluminiscencia (PL). La liberación sostenida del fármaco se realizó mediante el método de diálisis. La captación celular y la distribución intracelular de DOX-CD se investigaron mediante una microcopia fluorescente. El efecto anticanceroso de las DOX-CD se evaluó mediante un ensayo MTS estándar. La formación de imágenes in vivo de CD se llevó a cabo en ratones desnudos Balb / c. Finalmente, la toxicidad a largo plazo de las EC se investigó mediante el análisis histológico. Por lo tanto, los CD preparados serían un agente potencial para la obtención de imágenes in vivo y la administración de fármacos dirigida.

Materiales y métodos

Materiales

El citrato de sodio dihidrato, urea, l-arginina, etilendiamina acetona, sulfato de quinina, solución salina tamponada con fosfato (PBS), ácido acético, hidrogenofosfato disódico y paraformaldehído se obtuvieron de Sinopharm Chemical Reagent Co.Ltd (Shanghai, China). El kit de ensayo colorimétrico de proliferación celular MTS (MTS), el medio Eagle modificado de Dulbecco (DMEM / glucosa alta), la solución de penicilina-estreptomicina y la solución de tripsina-EDTA se adquirieron en Beyotime Biotechnology Co.Ltd (Shanghai, China). El suero fetal bovino (FBS) se obtuvo de Tianhang Biotechnology Co. Ltd (Hangzhou, China). Las células de cáncer de ovario HO-8910 y las células endoteliales de la vena umbilical humana EA.hy926 se obtuvieron del Instituto de Nutrición y Salud de Shanghai, Academia de Ciencias de China (Shanghai, China). El clorhidrato de doxorrubicina (DOX) se adquirió de Sigma-Aldrich (Shanghai, China). Las bolsas de diálisis (MWCO =1000 Da) se compraron a SpectrumLabs (Los Ángeles, CA, EE. UU.).

Síntesis de CD y DOX-CD

Brevemente, se disolvieron en primer lugar citrato de sodio deshidratado (0,2 mmol) y urea (5 mmol) en 1 ml de agua DI. Luego, la mezcla se transfirió a un recipiente de vidrio y se carbonizó a 200 ° C durante 1 h. Posteriormente, se añadió 1 ml de agua desionizada y acetona (v / v, 1/3) y se centrifugaron a 10000 rpm durante 10 min tres veces.

DOX se conjugó en los CD mediante la interacción no covalente. Brevemente, se añadió DOX · HCl (0,5 mg) a 5 ml de CD (5 mg / ml) y luego se agitó durante 48 h en la oscuridad. La solución resultante se dializó contra agua DI en una bolsa de diálisis (MWCO =1000 Da) durante 24 h para obtener un DOX-CD. Finalmente, los DOX-CD se liofilizaron y se almacenaron a 4 ° C.

Caracterización de CD y DOX-CD

La morfología del tamaño de los CD se caracterizó por microscopía electrónica de transmisión (TEM, FEI Tecnai G2 Spirit). Las medidas de emisión de PL se tomaron en un espectrofotómetro de fluorescencia LS55 (PerkinElmer, Waltham, MA, EE. UU.). El rendimiento cuántico ( QY ) de CD se determinó utilizando una solución de sulfato de quinina en H ₂ SO ₄ como referencia. La estructura cristalina se observó mediante un espectrofotómetro de infrarrojos con transformada de Fourier Bruker Tensor27 (Pike Corporation, Madison, Wisconsin). La espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) se realizó utilizando un espectrómetro ESCALAB250Xi (Thermo, EE. UU.). El potencial Zeta se midió con un potenciómetro Zeta (Malvern Panalytical, Malvern, Reino Unido).

Estudio de liberación de fármacos in vitro

La liberación de fármaco in vitro de DOX a partir de DOX-CD se investigó utilizando una bolsa de diálisis. Brevemente, se cargaron DOX-CD en la bolsa de diálisis y se sumergieron en PBS (pH 7,4 y 5,0), respectivamente, luego se colocaron en una incubadora con agitación (37ºC, 100 rpm). En el tiempo predeterminado, se extrajeron muestras de 0,5 ml y se reemplazaron con el mismo volumen de PBS. El DOX liberado se registró mediante la intensidad de la fluorescencia a 590 nm.

Prueba de citotoxicidad in vitro

La citotoxicidad celular de DOX-CD se determinó mediante ensayo MTS contra células de cáncer de ovario HO-8910 y células endoteliales de vena umbilical EA.hy926 [30, 31]. Brevemente, las células se sembraron en una placa de 96 pocillos a una concentración de 0,5 × 10 ⁵ células / ml, mantenido durante 24 h para permitir la unión celular. Luego, se agregaron DOX-CD a diversas concentraciones en cada pocillo. Después de 24 h de incubación, se aspiró el medio y se agregaron 90 μL del medio y 10 μL de MTS a cada pocillo. Después de 4 h, se midió la absorbancia a 490 nm usando un lector de microplacas (BioTek Epoch, Service Card). Las viabilidades celulares se expresaron como un porcentaje de las células de supervivencia y se informaron como medio de mediciones por triplicado.

Estudio de imágenes celulares in vitro

Las células de cáncer de ovario HO-8910 se inocularon en una placa de 6 pocillos y se incubaron a 37 ° C durante 24 h para la unión celular. Luego, las células se incubaron con DOX-CD para permitir la captación celular. Después de 4 h de incubación, se retiró el medio y las células se lavaron tres veces con PBS frío y se fijaron con paraformaldehído al 4% durante 10 min. Finalmente, la morfología y la distribución de fluorescencia de las células se visualizaron mediante un microscopio fluorescente (Leica Microsystems, Wetzlar, Hessen, Alemania).

Imágenes en vivo

Los experimentos con animales fueron aprobados por el Comité de Cuidado Animal de la Universidad Médica de Xuzhou [32]. Se utilizaron ratones desnudos Balb / c para evaluar el potencial de los CD en imágenes fluorescentes. Brevemente, se inyectaron subcutáneamente ratones desnudos Balb / c con una solución acuosa de CD (50 μl, 6 mg / ml) en el lugar de la inyección después de la inyección intraperitoneal de pentobarbital al 2% para anestesia. Además, también se investigó la biodistribución de las CD en el cuerpo de los ratones inyectando las CD (5 mg / kg) a través de la vena de la cola. Se recogieron diferentes órganos (corazón, riñón, bazo, hígado, vejiga) para las evaluaciones de fluorescencia en varios puntos de tiempo. La imagen de fluorescencia animal se tomó en un sistema de imagen de gel Tanon-5200Multi, y el tiempo de exposición fue de 1,0 s para todas las imágenes de fluorescencia.

Estudio de toxicidad in vivo

Se utilizaron ratones Kunming (hembras, 7 semanas) para investigar in vivo la toxicidad a largo plazo de las EC. Los ratones Kunming se dividieron aleatoriamente en 2 grupos:CD y grupo de control. Los ratones se inyectaron con PBS y CD a través de la vena de la cola (6 mg / kg). Luego, se recolectaron los órganos principales, incluidos el corazón, los pulmones, los riñones, el hígado y el bazo, después de 7 y 21 días de la inyección. Posteriormente, los órganos se fijaron con paraformaldehído al 4%, se cortaron en rodajas y se tiñeron con hematoxilina y eosina (H&E). Finalmente, los cortes histológicos se observaron bajo un microscopio óptico (Leica Microsystems, Wetzlar, Hessen, Alemania).

Resultados y discusión

Caracterización de CD y DOX-CD

Los CD se prepararon mediante una estrategia de un solo paso utilizando citrato de sodio deshidratado y urea (citrato de sodio deshidratado / urea =1/25) a 200 ° C durante 1 h. La DOX se conjugó covalentemente en la superficie de las CD preparadas para la administración del fármaco (Esquema 1). Como se muestra en la imagen TEM (Fig. 1a), los CD exhibieron una morfología esférica uniforme con un diámetro promedio de 2,75 nm y una distribución de tamaño relativamente estrecha. Además, la estructura cristalina de los CD se pudo observar mediante la imagen TEM de alta resolución (recuadro de la Fig. 1a), lo que indica un cristalino con franjas de celosía notables.

Preparación esquemática de CD ( a ) y DOX-CD ( b )

Caracterizaciones de CD. un Imágenes TEM de CD (recuadro, imágenes TEM de alta resolución). b Distribución de tamaño de los CD. c La absorción UV-vis de DOX, CD y DOX-CD y las imágenes insertadas muestran los CD bajo luz natural y luz ultravioleta. d Espectros FTIR de CD y e La emisión PL de CD con longitudes de onda de excitación de 340 nm a 440 nm en incrementos de 20 nm. f Espectro XPS de CD

La estructura química de los CD se caracterizó por espectroscopia FTIR. Como se muestra en la Fig. 1d, los picos agudos a 3499 cm ⁻¹ y 1729 cm ⁻¹ asignados a –OH y –COOH respectivamente, mientras que aquellos a 780 cm ⁻¹ y 1372 cm ⁻¹ podría atribuirse a N – H. Se puede concluir que tanto los grupos carboxilo como los amino existen en la superficie de los puntos de carbono como grupos funcionales y modifican macromoléculas biológicas con funciones específicas, lo que brinda la posibilidad de una mayor investigación de la aplicación de los puntos de carbono.

Además, las propiedades ópticas de los CD se investigaron usando absorbancia UV-vis y espectroscopía PL. Como se muestra en la Fig. 1c, los CD exhibieron un pico de absorbancia a 410 nm y DOX reveló un pico de absorbancia a 500 nm. Considerando que, los DOX-CD mantuvieron los picos de absorbancia de CD y DOX a 410 nm y 500 nm, respectivamente, lo que indica la conjugación exitosa de DOX en CD. Además, como se muestra en la figura insertada de la Fig. 1c, la solución acuosa de DOX-CD reveló un color amarillo claro y transparente bajo la luz natural y la nuez se volvió verde brillante bajo la excitación UV. Además, se calculó que el rendimiento cuántico de fluorescencia era del 93% con sulfato de quinina como referencia ( QY =54%). Como los CD se excitaron a longitudes de onda de 340 a 440 nm, el pico PL no mostró casi ningún cambio, lo que indica las propiedades de emisión independientes de la excitación de los CD. La longitud de onda de excitación máxima y el pico PL de los CD son 400 y 525 nm, respectivamente. El comportamiento PL independiente de la excitación puede resultar de los estados superficiales uniformes de los CD [33].

Además, XPS determinó la composición elemental de los CD. Como se demuestra en la Fig.1f, el espectro XPS ha determinado que los CD están constituidos principalmente por carbono ( C ), nitrógeno ( N ) y oxígeno ( O ) y la correspondiente proporción atómica de 78,39%, 7,52% y 14,1%, por separado. Tres picos típicos de C _1S , N _1S y O _1S se puede observar a 284,8, 399,5 y 532,6 eV, respectivamente. Para ser específico, C _1S el espectro mostró 3 picos a 284,8, 286,7 y 288,3 eV, lo que representa la existencia de enlace C – C, C – N, C – O o C =O, por separado (Figura S1A). El espectro de alta resolución para N _1S revelaron un pico de 399,5 eV, que se asignaron a C – N. Además, el O _1s El espectro también confirmó la presencia de enlaces C =O y C – O a 531,9 y 532,6 eV, respectivamente (Figura S1B).

La intensidad de fluorescencia de los CD mantuvo una estabilidad maravillosa tanto a 4 ° C como a temperatura ambiente (Figura S2A). Puede despreciarse la disminución de la intensidad fluorescente a 4 ° C en 2 semanas por menos del 10%. Por lo tanto, se espera que los puntos de carbono posean una estabilidad a largo plazo para ser utilizados como agente de imágenes biomédicas.

La Figura S2B ilustró que las intensidades PL de CD disminuyeron en soluciones acuosas de pH alto (> 10) o bajo (<3). Sin embargo, la intensidad de PL se mantuvo estable en una solución acuosa de pH 3-10. Se requiere que las CD preparadas y aplicadas en biomarcado y bioimagen sean co-incubadas con células, donde la condición de pH es alrededor de neutral (pH =6–8), lo que garantiza la estabilidad de PL. En teoría, indicó que los CD preparados pueden emitir fluorescencia con alta estabilidad en las células para biomarcado y bioimagen.

Con el fin de aclarar la estabilidad fluorescente de los CD, se realizó la prueba de fluorescencia anti-fotoblanqueo. Como se muestra en la Figura S2C, en comparación con los puntos cuánticos (CdTe) y los tintes fluorescentes tradicionales (DAPI), los puntos de carbono exhibieron no solo una mayor intensidad de fluorescencia, sino también una excelente resistencia al fotoblanqueo. Además, los CD también se dispersaron bien en varias soluciones como agua DI, PBS, medio FBS, medio DMEM y medio CM1-1, lo que se esperaba una excelente estabilidad en el sistema sanguíneo (Figura S3).

Los CD exhibieron un valor de potencial zeta de -31,1 mV (Figura S4), que puede atribuirse a la existencia de grupos funcionales de oxígeno y carboxilo en la superficie de estas partículas. El DOX con carga positiva potencial se puede unir físicamente a la superficie de los CD mediante la interacción electrostática con el grupo carboxilo y la interacción hidrófoba. Los DOX-CD muestran un valor de potencial zeta de - 9,7 mV, lo que confirma la fabricación de los complejos DOX-CD. Además, los CD contienen un sp ² -red de carbono que puede cargar la estructura aromática de DOX a través de un fuerte π - π interacciones. La eficacia de encapsulación óptima y la eficacia de carga de fármaco se investigaron mediante diversas concentraciones de DOX. Como se demuestra en la Figura S5, la máxima eficiencia de encapsulación se calculó como 50,82% con la correspondiente eficiencia de carga de 6,82% a 0,1 mg / ml de DOX.

Liberación de fármacos in vitro de DOX-CD

El comportamiento de liberación de DOX in vitro de DOX-CD se llevó a cabo en PBS para investigar la liberación de DOX sensible al pH. Para demostrar esto, los DOX-CD se incubaron a diferentes valores de pH (pH 7,4, 6,0 y 5,0) y se controló la liberación de DOX. Como se muestra en la Fig. 2, los DOX-CD indicaron perfiles de liberación sostenida en pH 7,4, 6,0 y 5,0 durante el período de descanso. Los resultados indicaron que la liberación de DOX dependía del pH. Solo el 13% de DOX se liberó en 8 h cuando los DOX-CD se incubaron a pH 7,4. Sin embargo, cuando el valor de pH se redujo a 6,0 o 5,0, más del 35% o 65% de DOX se liberó de los DOX-CD, respectivamente, lo que sugiere la sensibilidad de los DOX-CD al pH bajo. Demostró que la cantidad de DOX liberada aumentó a un pH más bajo, lo que se atribuyó a una mayor protonación de –NH ₂ grupos en DOX en un ambiente ácido. Por lo tanto, los DOX-CD pueden prohibir la fuga prematura de DOX durante la circulación sanguínea y mejorar la liberación intracelular del fármaco. Es de gran beneficio para el tratamiento eficaz del cáncer.

Perfil de liberación de DOX in vitro de DOX-CD a pH 5,0, 6,0 y 7,4

Prueba de citotoxicidad in vitro

La cuestión de la biocompatibilidad es fundamental para los CD para su aplicación en imágenes biomédicas y administración de fármacos. La citotoxicidad de las CD a diversas concentraciones se llevó a cabo contra las células de cáncer de ovario HO-8910 y las células endoteliales de la vena umbilical EA.hy926. Como se muestra en la Fig. 3a, las células HO-8910 y EA.hy926 mantuvieron una alta viabilidad por encima del 85% incluso a una alta concentración de 5 mg / ml, lo que indica la excelente biocompatibilidad y baja citotoxicidad de las CD.

Citotoxicidad celular in vitro. un Biocompatibilidad de CD contra células HO-8910 y EA.hy926. b Citotoxicidad celular de DOX-CD y CD contra células tumorales HO-8910. Los valores se expresan como media ± DE, ( n =3)

Cuando se combinan con DOX, los DOX-CD exhibieron una viabilidad celular dependiente de la concentración de DOX contra las células de cáncer de ovario HO-8910. Como se muestra en la Fig. 3b, la viabilidad celular de los DOX-CD fue significativamente menor que la de los CD libres de DOX, especialmente cuando la concentración de DOX fue superior a 0.05 mg / mL, lo que indica un excelente efecto anticanceroso de los DOX-CD.

Estudio de etiquetado y absorción celular in vitro

Para evaluar la capacidad de captación intracelular de DOX-CD, se investigaron las imágenes celulares en las células HO-8910. Como se ilustra en la Fig. 4, se observó fluorescencia verde y roja vívida dentro de las células cancerosas atribuidas a la presencia de CD y DOX, respectivamente. Especialmente, la señal de fluorescencia verde intensa se localiza principalmente en el citoplasma, lo que indica la distribución intracelular de las CD. Por el contrario, la señal roja fue significativamente más fuerte en los núcleos celulares en comparación con el citoplasma, lo que sugiere que el DOX puede desconjugarse con los CD y moverse directamente a los núcleos celulares atribuidos a su alta afinidad con el ADN. Se podría explicar que el valor de pH bajo (5,0) en el endosoma y el lisosoma podría ayudar a la liberación de DOX de los DOX-CD. Por lo tanto, los DOX-CD podrían ser un agente prometedor para el etiquetado celular y la administración intracelular de fármacos.

Captación celular in vitro de DOX-CD por células HO-8910. Barra de escala =50 μm

Estudio de imágenes de animales in vivo

A un ratón desnudo se le administró por vía subcutánea una solución acuosa de CD (50 μL, 6 mg / mL). A continuación, se anestesió al ratón mediante inyección intrapertoneal de pentobarbital al 1% y se obtuvieron imágenes mediante un sistema de formación de imágenes en gel Tanon-5200Multi bajo luz de excitación de 488 nm y un filtro de emisión de 535 nm. Como se muestra en la Fig. 5a, se observó una fuerte fluorescencia verde en el lugar administrado, lo que implica que la fluorescencia de las CDs podría penetrar eficazmente la piel y el tejido de los ratones. Además, el ratón se mantuvo sano después de las inyecciones, lo que indica que los CD eran de excelente biocompatibilidad y baja toxicidad para los animales. Teniendo en cuenta todos los resultados, los CD fueron capaces de ser una excelente sonda de luminiscencia para la obtención de imágenes biológicas in vitro e in vivo.

Ensayo en animales in vivo. un Imágenes fluorescentes de animales con CD. b Imágenes ex vivo de los ratones después de la inyección intravenosa de CD en diferentes períodos de tiempo

Además, la vía de biodistribución y excreción de los CD se llevó a cabo mediante la inyección de la nanoprobe a través de la vena de la cola. En diferentes puntos de tiempo (0, 0,5, 1, 3 h), se disecaron varios órganos para la formación de imágenes de fluorescencia. Como se muestra en la Fig. 5b, el riñón y la vejiga revelaron una señal de fluorescencia mucho más fuerte en comparación con otros órganos, incluidos el corazón, el bazo y el hígado después de la inyección. Además, la señal de fluorescencia en el riñón aumentó significativamente dentro de las 0,5 h posteriores a la inyección y disminuyó gradualmente después de 1 h. Luego, la señal de fluorescencia en la vejiga aumentó gradualmente de 0,5 ha 1 h, lo que indica que los CD se enviaron a la vejiga desde el riñón. El resultado indicó que los CD podrían ser excretados y eliminados por el sistema renal y vesical.

Prueba de toxicidad a largo plazo in vivo

Además, también se llevó a cabo un estudio de toxicidad a largo plazo in vivo para investigar a fondo el potencial de emplear CD en la investigación clínica. Los ratones Kunming se inyectaron a través de la vena de la cola con PBS y CD, y se recogieron los órganos principales (corazón, pulmón, riñón, hígado, bazo) después de 7 y 21 días para análisis histológico. Posteriormente, se obtuvieron imágenes de figuras de tejidos histológicos mediante un microscopio para evaluar la diferencia patológica entre los grupos experimentales y el grupo de control. Como se muestra en la Fig. 6, no se observaron daños orgánicos ni lesiones inflamatorias notables en los órganos principales de los animales administrados con CD, lo que sugiere que los CD preparados eran seguros para uso clínico y estudio in vivo. Por lo tanto, los CD verdes sintetizados eran biocompatibles como biomarcador y sonda de bioimagen.

Análisis histológico de órganos principales tras 7 y 21 días de administración de CD. Barra de escala =100 μm

Conclusión

En conclusión, este trabajo ha demostrado una preparación rentable de CD fluorescentes verdes con un alto QY del 93% para bioimágenes y administración intracelular mejorada de fármacos. DOX se conjugó con éxito en los CD para formar DOX-CD con una buena estructura cristalina, una estabilidad acuosa notable y una excelente propiedad de fotoluminiscencia. Los DOX-CD podrían responder a los entornos de pH intracelular para promover la liberación intracelular activada por ácido. Atribuido a la sensibilidad del pH, los DOX-CD mostraron una inhibición eficaz de la proliferación de células HO-8910. Los DOX-CD exhibieron una excelente capacidad de etiquetado celular y respondieron al pH endosómico / lisosómico para liberar DOX dentro de las células. Los CD actuaron como sondas fluorescentes tanto in vitro como in vivo. Finalmente, no se observó ningún efecto tóxico notable en los ratones tratados con CD mediante el análisis histológico. No obstante, el trabajo demostró que los CD preparados mediante el método rentable pueden tener un gran potencial en la obtención de imágenes biomédicas y la administración intracelular de fármacos.

Disponibilidad de datos y materiales

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado y sus archivos de información complementaria.

Abreviaturas

CD:: Puntos de carbono
DOX:: Doxorrubicina
DOX-CD:: Puntos de carbono atrapados con doxorrubicina
FBS:: Suero fetal bovino
Ensayo MTS:: Kit de ensayo colorimétrico de proliferación celular MTS
PBS:: Solución salina tamponada con fosfato
QY :: Rendimiento cuántico
TEM:: Microscopía electrónica de transmisión
XPS:: Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X

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