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Los puntos de carbono (CD) son la clase más reciente de la familia de los nanocarburos con propiedades fluorescentes. Los CD son candidatos prometedores para sustituir a los tradicionales puntos cuánticos semiconductores tóxicos debido a su biocompatibilidad, baja citotoxicidad, rutas de síntesis sencillas con materiales de partida baratos, excelente solubilidad en agua y propiedades ópticas sintonizables. En esta tesis se describen tres proyectos relacionados con el diseño, la síntesis y la caracterización de diferentes CD fluorescentes para aplicaciones de detección de iones metálicos y bioimagen.
Uno de los retos en el campo de las CDs es la síntesis de CDs con altos rendimientos cuánticos de fotoluminiscencia (QY) a partir de reactivos comúnmente disponibles. Así, se diseñaron y sintetizaron CD a partir de ácido cítrico y urea, una formulación común de CD, pero haciéndolo en presencia de Tween®80 y por un método hidrotermal de microondas que produjo CD con un QY=75,5%. Se trata de uno de los valores más altos de QY para CD registrados hasta la fecha, y estos CD pueden detectar selectivamente iones Fe2+/Fe3+ entre otros iones metálicos, lo que los convierte en un candidato prometedor para aplicaciones de análisis de la calidad del agua.
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ResumenLos puntos de carbono fluorescentes (CD) se han utilizado ampliamente como nanotransportadores de fármacos sensibles para la administración de agentes anticancerígenos, debido a su fácil preparación, excelente solubilidad en agua, buena fotoestabilidad y alto rendimiento cuántico. En este capítulo se resumen los protocolos de síntesis y aplicación de CD sensibles para la administración de fármacos contra el cáncer tanto in vitro como in vivo. En particular, este capítulo incluye la preparación y caracterización estructural de CDs y CDs cargados con fármacos anticancerígenos, la liberación in vitro de fármacos anticancerígenos, la obtención de imágenes fluorescentes in vitro e in vivo, y estudios de toxicidad.Palabras clave
Síntesis de puntos cuánticos de ZnO
Los puntos de carbono (CD) son un tipo de nanoestructuras esferoidales emisivas 0-D basadas en carbono con un tamaño inferior a 20 nm. De hecho, los CD se sitúan entre los materiales orgánicos (polímeros) e inorgánicos (carbono negro), las macromoléculas y las nanopartículas, entre la síntesis ascendente (compuestos aromáticos policíclicos) y la descendente (ablación láser del grafeno, etc.).
Los puntos de carbono (CD) son nanopartículas altamente emisivas que se obtienen mediante síntesis rápidas y baratas. Sin embargo, la comprensión de la luminiscencia de los CD dista mucho de ser completa. La intensa fotoluminiscencia puede tener distintos orígenes: mecanismos moleculares, oxidación de capas poliaromáticas similares al grafeno e interacciones núcleo-caparazón de nanopartículas carbonosas[1][2][3] El ácido cítrico (AC) es uno de los precursores más comunes para la preparación de CD debido a su alta biocompatibilidad[4].
La sorprendente posibilidad de sintetizar nanopartículas fluorescentes tan brillantes utilizando protocolos sencillos y precursores baratos es la razón del amplio interés que despiertan las CD[5]. Sin embargo, todo tiene un coste. Las múltiples reacciones de carbonización que impulsan la formación de las nanopartículas emisoras son en gran medida incontroladas, y parece difícil desentrañar una red tan compleja de procesos que tienen lugar durante la formación de los CD. Además, cuando se utilizan tratamientos hidrotérmicos, de microondas o de degradación térmica para sintetizar los CD, las reacciones químicas que conducen a la formación de las nanopartículas de carbono son muy diferentes de las que se producen habitualmente en química orgánica. Por tanto, un cuidadoso proceso de retroingeniería está en la base de la nanotecnología real de los CD. Las rutas ascendentes son métodos eficaces para obtener CD de alta calidad con algunos orgánicos como precursores. Los CD pueden sintetizarse a partir de CA mediante métodos hidrotérmicos o solvotermales, tratamientos con microondas, descomposición térmica, etc.
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Los nanopuntos de carbono (CD) han despertado gran interés por su superioridad en cuanto a solubilidad en agua, inercia química, baja toxicidad, facilidad de funcionalización y resistencia al fotoblanqueo. Aquí presentamos una ruta de pirólisis térmica sencilla para preparar CDs con alto rendimiento cuántico (QY) utilizando ácido cítrico como fuente de carbono y derivados de etilendiamina (EDAs), incluyendo trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA) y poliamina de polieno (PEPA) como agentes de pasivación. Encontramos que los CDs preparados a partir de EDAs, como TETA, TEPA y PEPA, muestran un QY de fotoluminiscencia (PL) relativamente alto (11,4, 10,6 y 9,8%, respectivamente) a 1ex de 465 nm. La citotoxicidad de los CD se ha investigado mediante estudios de bioimagen in vitro e in vivo. Los resultados indican que estos CD poseen una baja toxicidad y una buena biocompatibilidad. Como resultado, las propiedades únicas como el alto PL QY a gran longitud de onda de excitación y la baja toxicidad de los CD resultantes los convierten en prometedoras nanosondas fluorescentes para aplicaciones en bioimagen óptica y biosensores.
