Diseño de dosis de hipertermia de nanopartículas de Cs0,33WO3 irradiadas con NIR para células de cáncer hepático HepG2

Métodos

En esta investigación, se cultivó la 102.ª generación de la línea celular de cáncer hepático HepG2 derivada de un tumor primario humano como modelo experimental para evaluar la citotoxicidad impuesta por las Cs caseras irradiadas con NIR _0.33 WO ₃ NP y evaluar la eficacia terapéutica de varias dosis térmicas dentro del límite de seguridad para la exposición del tejido cutáneo y en una concentración de NP no tóxica.

Síntesis de Cs _0,33 WO ₃ NP

El panel de la izquierda de la Fig.1 ilustra el diagrama de flujo esquemático del procedimiento de síntesis del óxido de cesio tungsteno (Cs _0.33 WO ₃ ) Material NP. En resumen, los precursores químicos, ((NH ₄ ) ₂ WO ₄ ) (Alfa Aesar, 99,9% de pureza) y CsCl (Alfa Aesar, 99,9% de pureza) se disolvieron por separado en 100 ml de agua DI y luego se mezclaron a 25 ° C con agitación constante a 250 rondas por minuto (rpm) utilizando un Hilandero accionado magnéticamente durante una hora (h). Una vez realizada la agitación, la temperatura del vaso de precipitados que contiene la solución de mezcla se ajustó a 180ºC y se horneó hasta que el contenido de agua de la solución se evaporó por completo. El polvo blanco seco resultante fue el precursor final de Cs _0.33 Material WO3. Con el enfriador encendido, el bote de cuarzo que contenía polvo precursor se cargó en el centro de un tubo de horno de alta temperatura y la presión dentro del tubo del horno se llevó a 0,08 torr. Posteriormente, el precursor se calienta a una temperatura de 500 ° C junto con la introducción de una entrada de una combinación de gases, H ₂ y N ₂ , en una proporción de 90 a 10 centímetros cúbicos estándar por minuto (SCCM) para facilitar la reacción redox. Después de 1 h, la entrada de H ₂ el gas se apaga, el flujo de N ₂ el gas se ajusta a 100 SCCM y la temperatura del horno se eleva a 800 ° C para el recocido térmico durante una hora. Una vez completados los procesos, se apagaron el enfriador y el horno de temperatura controlada, y el bote de cuarzo se enfrió hasta que alcanzó la temperatura ambiente y se retiró del tubo del horno. El polvo azul oscuro resultante obtenido del bote de cuarzo tiene un tamaño de micra (µ) Cs _0.33 WO ₃ polvo. Para reducir aún más el tamaño característico de los gránulos de polvo, 150 g de una solución de mezcla compuesta por 15 g de µpolvo, 3,8 g de un agente dispersante a base de copolímero para evitar la agregación de partículas, 10 µl de agente antiespumante y DI Se preparó agua, se vertió en un recipiente de muestra que contenía 600 g de perlas de zirconia y se montó en la cámara de un equipo de nanogripiadora (Justnanotech Co., Taiwán). Con la velocidad y la temperatura ajustadas a 2400 rondas por minuto (RPM) y 15 ° C, los NP se producen triturando el µpolvo con 0,1 mm de ZrO ₂ perlas durante 4 h, y con 0,05 mm de ZrO ₂ perlas durante otras 4 h. La duración total de cada proceso de molienda no supera las 4 h para evitar una viscosidad excesiva del fluido así como cualquier cambio errático de los tamaños físicos del material. La solución final después del proceso de molienda se tamizó a través de un filtro de poros de 0,22 μm para toda la caracterización y el experimento posteriores. La versión de fluorescencia de Cs _0.33 WO ₃ Las NP (fNP) se realizaron utilizando el siguiente protocolo. Una solución de 2 ml de fluoresceína a la concentración de 28 mg / ml y 2 ml de Cs _0.33 WO ₃ Se preparó una solución de NP a 1,5 mg / ml en un vaso de precipitados y se colocó en el recipiente de un agitador ultrasónico durante 15 min. Posteriormente, la solución de NP y el dispersante se mezclaron en una proporción de 1:1,25 y se sometieron a una agitación ultrasónica durante 15 min. La solución resultante se lavó luego con D.I. agua y se centrifugó a 10.000 rpm durante 15 min. y repetido dos veces antes de cualquier uso.

Ilustración esquemática de procedimientos experimentales para síntesis de material, incubación celular con NP y ensayo fototérmico sobre las células cancerosas. BCL, TEn y PD son las siglas de lente bi-cóncava, recinto térmico y placa de Petri, respectivamente; la flecha roja indica la ubicación para la medición del perfil del haz

Caracterización del material

Posteriormente, la caracterización de Cs _0.33 WO ₃ Se realizaron NP que incluían el tamaño de las características estadísticas de las NP, la estructura cristalina, la morfología estructural, la forma del contorno, la fotoabsorbancia VIS-NIR utilizando análisis de potencial zeta (ZS90, Malvern, Reino Unido), XRD (D2 Phaser, Bruker AXS GmbH, Alemania), SEM (SU-5000, Hitachi, Japón) junto con espectrometría de dispersión de energía (EDS), TEM (JEM-2100F, JEOL, Japón), dispersión dinámica de luz (DLS) (Delsa Nano C, Beckman Coulter, EE. UU.) , Espectrómetro UV-VIS-NIR (V-750, Jasco, Japón), respectivamente. Los espectros XRD se adquirieron escaneando los rayos X sobre las muestras dentro de un intervalo angular de 20 ° a 80 ° a la velocidad de escaneo de 4 ° por min. Se determinó la señal de difracción dependiente del ángulo de barrido de la muestra y se comparó con el espectro XRD estándar de Cs _0.32 WO ₃ de la tarjeta No. 83-1334 del Comité Conjunto sobre Normas de Difracción de Polvo (JCPDS). Para confirmar la dependencia temporal de la propiedad fototérmica del NP, se instaló un aparato experimental simple compuesto por láser NIR de longitud de onda de 980 nm y una sonda de medición de temperatura para sondear el estado de temperatura engendrado por la solución irradiada con NIR. Las soluciones de examen incluyen el D.I. solución de NP diluida en agua y la mezcla de solución de NP en medio de cultivo celular. El diámetro del haz óptico para las muestras en las placas de Petri se expandió para cubrir toda la superficie de la placa de Petri, produciendo 0,05 W / cm ² en la densidad de potencia óptica estimada; de lo contrario, permaneció intacta a 2 W / cm ² . Se utiliza una configuración óptica que se muestra en el panel de la derecha de la Fig. 1 para realizar la irradiación NIR. En el corazón del sistema óptico hay un rayo láser NIR dirigido hacia una lente bicóncava que expande el diámetro del rayo de 4 mm a 5,2 cm, un equivalente al diámetro de la superficie de una placa de Petri colocada sobre una placa caliente ajustada a 36,8 ° C, que es una temperatura fisiológica para el crecimiento celular; Además, la placa de Petri está rodeada por un recinto cilíndrico de plástico para ayudar a equilibrar la temperatura del medio ambiente y del medio. Archivo adicional 1:La Fig. S1 ilustra el mapeo de la intensidad óptica del rayo láser NIR medido a la salida de la apertura del rayo que se indica con una flecha roja junto al rayo láser en la Fig. 1. El perfil del rayo presenta una distribución 3D de intensidad óptica y verifica la uniformidad del campo de luz en toda la abertura de la placa de Petri.

Ensayos de citotoxicidad y fototermia

Para iniciar los ciclos de cultivo celular, 500 ml de solución de medio compuesta por 440 ml de mezcla de nutrientes de Ham F-12 y medio esencial de Eagle modificado por Dulbecco (HDMEM), 50 ml de suero fetal bovino (FBS), 5 ml de L-glutamina y se prepararon 5 ml de P / S (Penicilina-Estreptomicina), que se esterilizó mediante un filtro de malla con tamaño de poro de 0,22 µm. Las placas de Petri que contienen células, de 10 cm o 5,2 cm de diámetro, llenas correspondientemente con 8 ml y 2 ml del medio, se utilizaron para el cultivo primario y secundario y se incubaron en una incubadora acondicionada con 5% de CO ^ {2} ya la temperatura de 37 ̊ ° C. La observación del crecimiento celular y la renovación del medio de cultivo se realizaron una vez cada dos días.

Para obtener las tasas de supervivencia para los casos de ensayos celulares que incluyen (1) control sin entrada externa, (2) irradiación NIR única, (3) incubación con NP y (4) incubación con NP junto con una irradiación NIR posterior, el Se aspiró el medio de cultivo de la placa de cultivo y se añadieron 0,4 ml de tripsina a la placa de cultivo y se colocaron en la incubadora durante aproximadamente 10 min. Una vez que se confirmó el desprendimiento de las células de las paredes del plato, se extrajeron 10 μl del medio que contiene células del plato de cultivo y se agregaron a 10 μl de solución de azul tripán en un tubo de microcentrífuga, y se eliminó el resto de NP flotantes a través de varios tiempos de lavado con solución tampón fosfato (PBS). Posteriormente, se llevó a cabo el recuento celular llenando una placa de recuento con 10 μl de la solución celular teñida a través de un orificio de inyección, y las células pueden observarse en el plano focal de un estereomicroscopio y contarse mediante un contador manual; cada punto de datos presentado en todas las figuras con respecto a la tasa de supervivencia celular fue un promedio de tres ensayos experimentales ( N =3) más el margen de la desviación estándar.

Para prepararse para la evaluación de la citotoxicidad del NP y sus efectos fototérmicos sobre la tasa de supervivencia celular, se retiró el medio en el plato de 5,2 cm, se volvió a llenar con la cantidad adecuada de solución de NP en el nuevo medio para hacer una matriz de concentración de prueba, 2 mg / ml, 1,5 mg / ml, 1 mg / ml y 0,5 mg / ml, y luego se incuban durante un día antes del experimento.

Antes del ensayo fototérmico, se llevó a cabo la evaluación de la citotoxicidad para examinar la respuesta de las células a una matriz de concentración de NP y se realizó como sigue. El medio que contenía las células y las NP se sacó de la incubadora y se aspiró. Se usó un mililitro de PBS precalentado para lavar las células cancerosas y succionar el CsWO ₃ flotante remanente NP que no se sometieron a endocitosis, cuyo procedimiento se repite varias veces para garantizar que la posible mortalidad celular no sea causada por el aumento de temperatura inducido por NP en el nuevo medio. Después del tratamiento fototérmico, se implementó el procedimiento de recuento para el ensayo de citotoxicidad y fototermia en las células.

Resultados

La absorbancia óptica y las propiedades fototérmicas de Cs _0.33 WO ₃ Los nanomateriales dependen en gran medida de la estructura cristalina, la temperatura posterior al recocido, la estequiometría atómica y el tamaño de las características de las partículas [28, 29].

Caracterizar la morfología superficial del Cs _0.33 WO ₃ µpolvo, se adquirieron imágenes SEM con un aumento de 10.000X para la confirmación visual de la estructura icónica del hexágono columnar indicado por una flecha roja en la Fig. 2a. Además, las imágenes TEM muestran la forma del contorno y los tamaños de las características del gránulo de polvo de µ en la Fig. 2b, donde su tamaño de las características es de alrededor de 1 µm o menos. La geometría en forma de varilla de las NP y el histograma de distribución DLS del tamaño de la característica a nanoescala centrado alrededor de 120 nm también se verificaron y se presentan en la Fig. 2c y la imagen de TEM insertada correspondiente. Además, la caracterización cristalina del µpolvo y las NP con XRD se presenta en la Fig. 2d. Como se puede observar en el espectro XRD del µpolvo en el panel superior, los planos icónicos de cristalización a lo largo de (002), (102), (200), (112), (202), (212), (004), (220 ), (222), (204), (400) y (224) coinciden bien con el espectro estándar de Cs _0.32 WO ₃ de la tarjeta No. 83-1334 del Comité Conjunto sobre Normas de Difracción de Polvo (JCPDS). Cuando el tamaño de la característica de µpolvo se reduce a 120 nm, las intensidades de todos los picos de difracción se reducen monótonamente, y algunos picos característicos que indican una fuerte absorción NIR, como los planos (102) y (220), quedan invisibles en el espectro. Asimismo, la identificación de los constituyentes atómicos, cesio (Cs), tungsteno (W) y oxígeno (O), que se muestra en la Fig.2e, no solo confirma su presencia atómica, sino que también autentica la relación de porcentajes atómicos de Cs a W, 0.315. , muy parecido a la estequiometría inicialmente diseñada.

Caracterización física y material. un SEM y b Imágenes TEM del µpolvo, c Histograma de distribución DLS del tamaño de la característica NP, d Espectros XRD de µpolvo y NP de 120 nm, y e Se presenta el espectro EDS con porcentaje de composición atómica. Las barras de escala en a , b , c son de 1,5 μm, 200 nm y 100 nm, respectivamente

Sobre la caracterización del material, se midieron los espectros de absorbancia óptica de las NP y la modulación fototérmica en el tiempo y se presentan en la Fig. 3. En (a, b), la dependencia de la absorbancia NIR y los perfiles de aumento de temperatura inducidos por NIR - Se representa la solución de NP irradiada en función de la concentración de NP, donde la gráfica de temperatura en el transcurso del tiempo de 1 mg / ml, por ejemplo, supera los 40 ° C y permanece estable durante al menos 1 h, lo que confirma la estabilidad y durabilidad fototérmicas de los materiales. . Asimismo, el perfil de temperatura en el transcurso del tiempo en la Fig. 3c ilustra 5 ciclos repetitivos dentro de 190 min, verificando la capacidad de respuesta fototérmica del material NP. En la Fig. 3d, los perfiles de temperatura temporal del medio de cultivo y el medio de cultivo con NP incorporado, sacados de la incubadora, colocados en la placa calefactora y sometidos a irradiación NIR, se estabilizan en torno a 37 ° C en el transcurso de 10 min., Y la temperatura de la solución de NP pura irradiada con NIR aumenta de 24,6 ° C a 33,6 ° C después de 10 min. Por lo tanto, teniendo en cuenta la funcionalidad fototérmica del NP, la irradiación NIR para el siguiente experimento se realizó durante 10 min, 30 min y 60 min, manteniendo la robustez de los NP durante la sesión experimental y siendo potencialmente aplicable a estudios preclínicos.

Propiedades ópticas y fototermales. un Los espectros de absorbancia óptica y los perfiles de temperatura de evolución temporal de la solución de NP irradiada con NIR en b , c una cubeta y en d se representa una placa de Petri. Ex simboliza los perfiles de las cajas de haz expandido; Concentración de NP de 1,5 mg / ml y densidad de potencia óptica de 50 mW / cm ² se utilizaron en ( d ); la duración de la irradiación NIR por ciclo en c son 15 min

Posteriormente, se determinó la dosis no tóxica de los parámetros experimentales, incluida la duración de la irradiación NIR y la concentración de NP, irradiando las células durante 1 hy 2 h a 50 mW / cm ² ya través de la interacción directa con los NP de 0,5 mg / ml, 1 mg / ml, 1,5 mg / ml y 2 mg / ml de concentración, que se representan en la Fig. 4a, b, respectivamente. La tasa de supervivencia celular permanece muy por encima del 95% en el transcurso de 2 h de irradiación NIR, lo que confirma la no toxicidad de las células para una exposición prolongada al fotón de 980 nm, y también, la concentración de NP no tóxica por debajo de 1,5 mg. / ml se determinó.

Ensayo de citotoxicidad de parámetros experimentales. La tasa de supervivencia de las células HepG2 cuando se administran con a la duración de la irradiación NIR, b Se presentan NP de 120 nm de diversas concentraciones. La duración de la incubación de NP fue de un día; la desviación estándar de tres ensayos experimentales ( N =3) para cada punto de datos se indica

El propósito de dosificar las células cancerosas a 1.5 mg / ml o menos, que apenas tiene ningún efecto dañino para las células HepG2, es examinar los efectos de la dosis fototérmica en las células cancerosas sin la implicación de la toxicidad inherente del NP. Para examinar si las NP irradiadas con NIR pueden ser una solución viable para eliminar las células cancerosas, las células se incubaron con NP a 1,5 mg / ml durante un día y, posteriormente, se impusieron a la radiación NIR durante 1 h. Como puede verse en las imágenes ópticas de campo claro (BF) de la Fig. 5d-f, el número de células se reduce claramente cuando el tiempo de exposición dura 1 h (e) o 2 h (f). Cuantitativamente, la tasa de supervivencia disminuye monótonamente del 84,2% al 58,4% a medida que la duración de la irradiación aumenta de 10 min. a 1 h, y una línea de tendencia lineal encaja bien entre los puntos de datos dispersos, que predice el 20% de la tasa de supervivencia cuando la irradiación dura 2 h. Además, la Fig. 5h indica que durante 1 h de irradiación, la tasa de supervivencia disminuye del 73 al 58% a medida que la densidad de potencia óptica aumenta de 12,5 a 50 mW / cm ² , determinando la funcionalidad de las NP irradiadas con NIR como desencadenante fototérmico en la destrucción de células cancerosas.

Ensayo fototérmico. La tasa de supervivencia de las células HepG2 cuando se dosifica con la concentración de NP de 1,5 mg / ml junto con la irradiación NIR. Las barras de escala respectivas en la a - c arriba y d - f las filas inferiores de las imágenes ópticas BF son de 200 μm y 100 μm. La desviación estándar de tres ensayos experimentales ( N =3) para cada punto de datos se indica

Además, la incertidumbre sobre si dicha acción fototérmica se produjo de manera intracelular o extracelular se abordó preparando las fNP, realizando el mismo procedimiento de lavado e incubación y observando cualquier presencia intracelular de las fNP. La Figura 6 ilustra imágenes confocales de BF (b, e) y de fluorescencia (a, d) y sus compuestos superpuestos (c, f) de las células incubadas con y sin las fNP. Evidentemente, las células sin incubación de fNPs como control exhiben una fluorescencia verde insignificante, que se atribuye principalmente a la autofluorescencia celular, en marcado contraste con la experimental donde la distribución de la fluorescencia verde es omnipresente en todo el citoplasma encontrado en la imagen. Las intensidades de fluorescencia promedio en las imágenes de las muestras de control y experimentales también se cuantificaron y se presentan en el histograma de la Fig. 6g, donde la fluorescencia de las fNP sometidas a endocitosis es al menos nueve veces mayor que la del control.

Imágenes ópticas confocales. El a , d fluorescencia, b , e BF y c , f Las imágenes ópticas compuestas de las células HepG2 incubadas con y sin las fNP, como los correspondientes grupos experimentales y de control, se presentan en el a - c arriba y d - f filas inferiores junto a g un histograma de las intensidades de fluorescencia promedio. Las barras de escala representan 20 µm; la longitud de onda de excitación del láser es de 488 nm

Discusión

El concepto de hipertermia terapéutica que utiliza ondas electromagnéticas para curar enfermedades cancerosas se remonta a principios de la década de 1900 y logró eliminar algunas formas de neoplasias malignas, pero sin embargo, se desvaneció debido a la utilidad de los agentes antibacterianos que inducen fiebre y la falta de métodos precisos. accesibilidad al tumor local de interés in situ [30]. No fue sino hasta la década de 1980 que el interés se reavivó con varios estudios in vitro que descubrieron muchos aspectos de los cambios metabólicos, la alteración de la microcirculación tumoral y la acidólisis después del tratamiento de hipertermia produciendo efectos letales en las células cancerosas [31]. Mecánicamente, además de la citotoxicidad directa en la que las células cancerosas sufren necrosis con una apoptosis decreciente cuando la temperatura aplicada es> 42 ° C, la reducción del flujo sanguíneo en asociación con una menor capacidad de enfriamiento y un pH bajo (<6,8) hacen que las células cancerosas sean más susceptibles a calentamiento y, en consecuencia, una mayor tasa de destrucción de células [32, 33]. Sin embargo, clínicamente, debido al inconveniente centenario de la localización imprecisa no específica, la hipertermia solo encontró una mayor eficacia terapéutica cuando se aplicaba simultáneamente con quimioterapia o radioterapia [34, 35].

Los materiales basados ​​en NP que permiten una orientación y un seguimiento precisos, y tienen una amplia gama de propiedades físicas, como carga superficial, fluorescencia, conversión fototérmica, encajan perfectamente en el nicho de tal imprecisión en la aplicación de hipertermia. Sin embargo, a pesar de la utilidad probada de muchos materiales NP irradiados con NIR en estudios de células cancerosas, el límite de seguridad de la fotoexposición a menudo no se examina bien como en el caso de CsWO ₃ NP. CsWO ₃ Sin embargo, las NP, como se muestra en la Fig. 4b, tienen una citotoxicidad relativamente baja a 1,5 mg / ml en comparación con un puñado de materiales NP populares, como Ag, Au, grafeno, cuyos umbrales se encuentran en la escala de 1 μg / ml [ 18, 36, 37], todavía requiere 0,7 W / cm ² para una destrucción efectiva de las células Hela a pesar de su fuerte absorción NIR en el rango de longitud de onda de 800 nm hasta 2400 nm [15, 25, 26].

Este estudio de investigación tiene la intención de diseñar un Cs _0.33 eficaz activado por irradiación NIR WO ₃ Fórmula de dosificación térmica basada en NP para células cancerosas HepG2 in vitro en función de la concentración de NP, la duración de la irradiación y la densidad de potencia óptica dentro del límite de exposición NIR para el tejido cutáneo.

El experimento comienza con la síntesis de los NP, donde un procedimiento sintético paso a paso que incluye la reacción redox, el proceso de recocido y el método de trituración en húmedo se describe en la Fig. 1. La reacción redox incorpora grandes elementos ternarios, Cs en este caso, en anillos de estructura octaédrica de WO ₆ en un entorno físico adecuado, lo que permite la formación de una estructura cristalina peculiar y la incorporación de electrones libres en el compuesto molecular metálico, que es la razón intrínseca de una fuerte conversión fototérmica tras la absorción NIR [26, 27]. Además, los procesos posteriores de recocido y trituración en húmedo ayudaron a refinar la formación cristalina y reducir el tamaño de la característica de las partículas que mejoran aún más la conversión fototérmica NIR. Posteriormente, la solución de NP sintetizada procedió con una serie de caracterización física y material que verifica un tamaño de característica promedio de 120 nm, una optimización crítica de la absorción NIR y autentica la composición atómica (Fig. 2). Además, la medición correspondiente del potencial zeta para 0,5 mg / ml, 1 mg / ml y 1,5 mg / ml son - 53,2 mV, - 54,3 mV, - 60,1 mV. Generalmente, el proceso de endocitosis es la principal vía de entrada para la mayoría de los tipos de NP, y la tasa de captación de NP catiónicas e iónicas para las células no fagocíticas es más alta que las entidades neutrales, aunque las primeras funcionan mejor que las últimas [38]. Also, many previous reports found negatively charged NPs less toxic to non-phagocytic cells [39, 40], which is a beneficial merit when an excessive intracellular NP accumulation for photothermal dose accompanied with a low toxicity is considered.

To set up a tone for the photothermal assay upon the HepG2 cells, the assessment of the NPs' robustness as a photothermal heater, its long-term stability at saturated temperature in equilibrium with the ambient environment over an hour and the repeatability for 5 consecutive cycles within 3 h were demonstrated (Fig. 3b, c). Also, to quantify the effectiveness of the NP's hyperthermia per se in dosing the cancer cells by ruling out the influence of ambient temperature (nominally at 25 °C), a calibration of the experimental apparatus was implemented by setting a hotplate to 37 °C, atop which all cell assays were carried out, and the temporally photothermal characteristics of the pure culture medium and NP-incorporated culture medium remained at 37.1 °C (Fig. 3d). Thereafter, the dependence of cytotoxicity on the duration of irradiation and NP concentration was examined separately and is presented in Fig. 4 indicating less than 5% of cell killing for over 2 h of NIR-irradiation and 1.5 mg/ml as the pivotal point toward lethal concentration. By fixing the NP concentration at 1.5 mg/ml, which was used throughout the rest of photothermal assay, the thermal dose for medical hyperthermia was defined as functions of variable dosing duration and optical power density. Figure 5 illustrates the action of cell killing with low (a–c) and high (d–f) magnification when NIR-irradiation for 0 h, 1 h and 2 h was implemented, the seemingly reduced number in the cells reflects well the quantitative analysis of cell survival rate as shown in (g), and the linear trend line predicts 80% of cell death for 2 h of irradiation. Likewise, the decrease in cell survival rate upon the incremental optical power density is also demonstrated in (h). Lastly, as clearly depicted by the BF, fluorescence and superimposed composite images in Fig. 6, in which a histogram of fluorescence analysis was presented, the endocytosis of the fNPs was verified.

Conclusión

In summary, this study presents material synthesis and characterization of Cs_0.33 WO₃ NPs, examines in vitro cytotoxicity assays of the direct NPs interaction, and separately, with NIR irradiation, and proves the endocytosis of the NPs as well as effectiveness of the NIR-irradiated NPs upon destructing the HepG2 cancer cells. Moreover, this study suggests a combinative dose of the NIR-irradiated Cs_0.33 WO₃ NPs solution for the HepG2 cancer cells, 1.5 mg/ml of NP concentration, the duration of irradiation between 30 min. to 1 h, and optical power densities of NIR irradiation under 50 mW/cm ² which is well below the safety NIR exposure limit for skin tissue while allowing cancer cell mortality rate close to 40% and may be potentially applicable to the development of patient-friendly and personalized medicine. Such studies in a clinical setting will require additional measures like surface modification with molecules that recognize surface receptors of specific cancer cell types.

Disponibilidad de datos y materiales

All data are fully available without any restriction.

Abreviaturas

NP:

Nanopartículas

fNPs:

Fluorescence version of Cs_0.33 WO₃ nanoparticles

NIR:

Infrarrojo cercano

UV–VIS–NIR:

Ultraviolet–visible–near-infrared

REDOX:

Oxidation-reduction

DLS:

Dispersión de luz dinámica

XRD:

Difracción de rayos X

SEM:

Microscopía electrónica de barrido

EDS:

Espectroscopia de rayos X de dispersión de energía

RF:

Radiofrequency

ICNRP:

International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection

MIN:

Minutes

SCCM:

Standard cubic centimeter per minute

μ:

Micron

RPM:

Round per minute

JCPDS:

Comité Conjunto de Normas de Difracción de Polvo

DI:

Desionizado

BF:

Campo brillante

Biosensor de metamaterial de terahercios totalmente metálico para la detección de proteínas Síntesis de nanopartículas de SPIO y las aplicaciones posteriores en el etiquetado de células madre para la enfermedad de Parkinson