Abstracto

Congreso de Biotecnología 2015: Nanopartículas de oro para aplicaciones biomédicas - Akbar Vaseghi - Universidad Islámica Azad

Akbar Vaseghi y Reza Ashrafi Parchin

Los nanomateriales, en particular las nanopartículas de oro (GNP), presentan propiedades fisicoquímicas únicas que las hacen muy prometedoras para el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades humanas. Estas partículas tienen biocompatibilidad, tamaño, una alta relación superficie-volumen y son fáciles de ficcionalizar o caracterizar, su baja toxicidad, sus altos coeficientes de extinción, sus métodos de síntesis sencillos y un amplio conocimiento de la química de su superficie permiten producirlas de forma rápida y económica; además, gracias a sus propiedades ópticas únicas, se han empleado para la detección de una variedad de microorganismos patógenos, entre ellos bacterias, virus y hongos; existen diferentes formas de sintetizar GNP que se emplean ampliamente. Un desafío importante en el diagnóstico médico es diseñar agentes de contraste todo en uno que puedan detectarse cualitativa o cuantitativamente con múltiples técnicas como la resonancia magnética (MRI), la tomografía computarizada con rayos X (CT), la terapia fototérmica (PTT), la terapia fotodinámica (PDT), la tomografía por emisión de positrones (PET), la tomografía por emisión de fotón único (SPECT) o los extintores de fluorescencia (FI) y los puntos cuánticos (QD) ultraeficientes. Las nanosondas de oro han ganado importancia como nuevos compuestos farmacéuticos que se pueden utilizar con fines de obtención de imágenes y administración dirigida de cargas terapéuticas en células cancerosas. En conjunto, las características especiales de las nanosondas y su amplia gama de aplicaciones resaltan su importancia como valiosas herramientas diagnósticas y terapéuticas. Intentamos diseñar nanochips de próxima generación mediante el uso de nanosondas de oro, en particular nanopartículas y nanobarras de oro para la detección de patógenos y células cancerosas. Con este fin, adjuntamos códigos de barras biológicos a las nanosondas de oro para lograr objetivos de detección y terapéuticos. Sin embargo, debido a la explosión de publicaciones sobre aplicaciones de las nanopartículas de oro, en esta revisión actual describimos un método para cuantificar los avances recientes en la investigación de las nanopartículas de oro. Los avances actuales en nanotecnología se deben al mejoramiento de las nanopartículas diseñadas. Efectivamente, las nanopartículas metálicas han sido ampliamente utilizadas para aplicaciones biomédicas y, entre ellas, las nanopartículas de oro (AuNP) son excepcionalmente sorprendentes. Debido a su naturaleza notable, las nanopartículas redondas y nanobarras de oro (Au NR) atraen una atención escandalosa. Sus características innatas, por ejemplo, ópticas, electrónicas, fisicoquímicas y de reverberación de plasmones de superficie (SPR); que se pueden modificar modificando las representaciones de las partículas, por ejemplo, forma, tamaño, proporción de punto de vista o estado; la facilidad de mezcla y las propiedades de funcionalización han dado lugar a diferentes aplicaciones en varios campos de la biomedicina, por ejemplo, detección, administración dirigida de medicamentos, imágenes, tratamiento fototérmico y fotodinámico, así como la modificación de algunas aplicaciones. Este artículo inspeccionó las principales técnicas de mezcla de AuNP y hizo referencia a sus aplicaciones desarrolladas en diferentes solicitudes.Las nanopartículas de oro (NPs de Au) son aparentemente los nanomateriales más adaptables que se han encontrado hasta la fecha. Los últimos avances en nanofabricación y mezcla de compuestos han ampliado el alcance de las NPs de Au desde las nanoesferas homogéneas de estilo antiguo hasta una amplia gama de nanoestructuras mitad y mitad con tamaño, forma y estructura programables. Se pueden lograr nuevas propiedades fisicoquímicas mediante la estructuración y construcción de las nanoestructuras mitad y mitad. En esta revisión, hablamos sobre el avance continuo en el desarrollo de NPs de Au de cruce complejo y proponemos un sistema de caracterización basado en tres medidas básicas principales (escala de longitud, naturaleza multifacética y equilibrio) para ayudar a clasificar, analizar y planificar diferentes tipos de NPs de Au. También se hablará de sus capacidades de relato y su potencial para aplicaciones biomédicas, incluidos los diagnósticos de atención médica mediante espectroscopia óptica de vanguardia y mediciones, así como procedimientos médicos poco invasivos y enfocados en la administración de medicamentos utilizando nano-robots multifuncionales. Las nanopartículas de oro (Au NP) se caracterizan a menudo como partículas de 1 a 100 nm de tamaño,1 que se encuentra en el sistema de subfrecuencia de la luz visible. A menudo encuentran aplicaciones en la ciencia y la medicina debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas, incluido su tamaño pequeño y adaptable, alta solidez química y biocompatibilidad, accesibilidad a través de una fácil mezcla de fase fluida y ajuste de superficie, y propiedades ópticas interesantes.2,3 Además de su masa simple, las NP de Au son notables por su resistencia química. En concreto, suelen ser resistentes a la oxidación en condiciones fisiológicas (incluidos pH, calidad iónica y temperatura variables) sin peligro significativo de filtración de especies nocivas.4 Mientras tanto, el exterior de las nanopartículas de oro se puede funcionalizar eficazmente mediante una amplia variedad de ligandos mediante la tecnología de tioles o aminas. Estas dos propiedades permiten que las nanopartículas de oro se utilicen como una plataforma nanométrica ideal para la administración de medicamentos y sustancias químicas entre una variedad de nanotransportadores.5 Sin embargo, la característica clave que distingue a las nanopartículas de oro de muchos otros nanomateriales, en el ámbito biomédico, son sus propiedades ópticas únicas que resultan de una maravilla física conocida como reverberación plasmónica superficial limitada (LSPR),6 que se encuentra comúnmente en nanoestructuras de materiales plasmónicos, como oro, plata, cobre y aluminio. La LSPR incluye la oscilación y excitación conscientes de los electrones de la banda de conducción en el exterior de las nanoestructuras plasmónicas, por ejemplo, Au, un suministro infinito de luz en la región fantasma del infrarrojo cercano (UV-VIS-NIR) brillante. En el contexto de la colaboración luz-materia,La LSPR es normalmente más sólida que la de los átomos pequeños en vista de una mayor correspondencia a larga escala entre la separación de movimiento del plasmón de superficie restringido y la frecuencia de la luz UV-vis-NIR y la enorme polarizabilidad de los materiales plasmónicos en frecuencia óptica. La LSPR se asocia con una mejora óptica de campo cercano que se comunica con el medio que rodea una nanopartícula.7 Esta conexión óptica particular influye en la señal de reverberación fantasma de campo lejano relacionada y, al mismo tiempo, puede producir calor localmente.8 La fuerte asociación con la luz fomenta el uso de nanopartículas de Au como nanocables receptores para revelar propiedades ópticas del estado a nanoescala alrededor de las nanopartículas, lo que da lugar a diferentes tipos de aplicaciones de detección,9 como la nanolitografía,10 la terapia fototérmica,4 la captura de objetos,11 y la estimulación a nanoescala mediante efecto termoforético.12 Se sabe que las condiciones para el desarrollo de la LSPR son extremadamente sensibles a los parámetros geométricos tridimensionales (3-D) (por ejemplo, tamaño, forma y uniformidad), la organización y circulación del material dentro de una nanopartícula, así como el diseño general de las nanopartículas dentro de un grupo o matriz.13,14 En particular, la LSPR dipolar de nanopartículas de Au redondas individuales ocurre en el área visible de ∼520–540 nm y se puede mover al área del NIR debido a nanopartículas extendidas (por ejemplo, anisotropía de forma enorme) o congregaciones de nanopartículas con nanodivisión. En consecuencia, las propiedades ópticas de las nanopartículas de Au (por ejemplo, posición superior, capacidad de transferencia de datos y la cantidad de modos de resonancia) se pueden construir planificando y mejorando las mediciones básicas y de materiales para adaptarse a una aplicación biomédica particular. Además de ajustar las propiedades ópticas, la integración de otros materiales utilitarios en un desarrollo de nanopartículas de Au también puede presentar otras propiedades/funcionalidades fisicoquímicas, incluida la atracción, la mejora de la capacidad de respuesta, el antiincrustante y la orientación celular.15–17 La combinación de al menos dos ligandos atómicos, recubrimientos de polímeros y materiales inorgánicos puede dar lugar a nanopartículas híbridas multifuncionales que pueden mostrar un rendimiento inigualable en la adaptación a condiciones ambientales complejas.la organización y circulación de los materiales dentro de una nanopartícula, así como el diseño general de las nanopartículas dentro de un grupo o matriz.13,14 En particular, la LSPR dipolar de las nanopartículas de Au redondas individuales se produce en la región visible de ∼520–540 nm y se puede trasladar al área del NIR debido a las nanopartículas extendidas (por ejemplo, anisotropía de gran forma) o grupos de nanopartículas con nanodivisión. En consecuencia, las propiedades ópticas de las nanopartículas de Au (por ejemplo, posición superior, capacidad de transferencia de datos y número de modos de resonancia) se pueden construir planificando y actualizando las mediciones básicas y materiales para que se adapten a una aplicación biomédica particular. Además de ajustar las propiedades ópticas, la integración de otros materiales utilitarios en un desarrollo de NP de Au también puede presentar otras propiedades/funcionalidades fisicoquímicas, incluyendo atracción, mejora la capacidad de respuesta, antiincrustante y focalización celular.15–17 La combinación de al menos dos ligandos atómicos, recubrimientos poliméricos y materiales inorgánicos puede dar lugar a NP híbridas multifuncionales que pueden mostrar un desempeño inigualable en la adaptación a condiciones ambientales complejas.la organización y circulación de los materiales dentro de una nanopartícula, así como el diseño general de las nanopartículas dentro de un grupo o matriz.13,14 En particular, la LSPR dipolar de las nanopartículas de Au redondas individuales se produce en la región visible de ∼520–540 nm y se puede trasladar al área del NIR debido a las nanopartículas extendidas (por ejemplo, anisotropía de gran forma) o grupos de nanopartículas con nanodivisión. En consecuencia, las propiedades ópticas de las nanopartículas de Au (por ejemplo, posición superior, capacidad de transferencia de datos y número de modos de resonancia) se pueden construir planificando y actualizando las mediciones básicas y materiales para que se adapten a una aplicación biomédica particular. Además de ajustar las propiedades ópticas, la integración de otros materiales utilitarios en un desarrollo de NP de Au también puede presentar otras propiedades/funcionalidades fisicoquímicas, incluyendo atracción, mejora la capacidad de respuesta, antiincrustante y focalización celular.15–17 La combinación de al menos dos ligandos atómicos, recubrimientos poliméricos y materiales inorgánicos puede dar lugar a NP híbridas multifuncionales que pueden mostrar un desempeño inigualable en la adaptación a condiciones ambientales complejas.