Optimization strategies for the production of Ag2S nanoparticles as multifunctional biological probes

Abstract

El uso de nanopartículas en ciencias biológicas ha contribuido de manera importante en el desarrollo de la nanotecnología durante este siglo. Entre otras aplicaciones, las nanopartículas se consideran los agentes de contraste más relevantes para las técnicas de imagen biomédica, que proporcionan información fisiológica y patológica a nivel preclínico y clínico. La imagen por fluorescencia surgió como una técnica de bioimagen segura, caracterizada por su alta sensibilidad y resolución espacial, simplicidad experimental e inmediata adquisición de imágenes sin post-procesamiento de datos. Como alternativa a los colorantes orgánicos, utilizados tradicionalmente para la obtención de imágenes de fluorescencia, surgieron otras sondas de fluorescencia prometedoras debido a su robustez y versatilidad, como las nanopartículas dopadas con lantánidos, nanopartículas de carbono y nanopartículas semiconductoras. Con todo lo anterior, las nanopartículas semiconductoras de Ag2S han despertado un gran interés como sondas de fluorescencia biocompatibles y fotoestables. Las nanopartículas de Ag2S emisoras en la segunda región del infrarrojo cercano (NIR-II) han permitido la adquisición de imágenes de fluorescencia en tejidos profundos con una fina resolución espacio-temporal, debido a que su excitación y emisión se encuentran dentro de las llamadas ventanas biológicas, donde la difracción de luz, la absorbancia y la autofluorescencia de los tejidos son mínimos. Además, las propiedades de las nanopartículas de Ag2S son tan versátiles que permiten su uso como sondas biológicas multifuncionales, combinando, por ejemplo, imagen de fluorescencia con terapia fototérmica o nanotermometría. Sin embargo, el gran potencial de las nanopartículas de Ag2S para su uso en aplicaciones biológicas se ha visto obstaculizado debido a su baja eficiencia fotoluminiscente, normalmente inferior al 1%. Por lo tanto, esta tesis doctoral se ha centrado en el refinamiento de las nanopartículas de Ag2S para la mejora de su eficiencia fotoluminiscente. En los capítulos 1, 2 y 3, se han desarrollado diferentes estrategias sintéticas y post-sintéticas para la reducción de defectos de matriz y de superficie, con el fin de obtener nanopartículas de Ag2S altamente eficientes para aplicaciones biológicas. En el capítulo 4, se evaluó la influencia que las moléculas de funcionalización ejercían sobre las propiedades de las nanopartículas de Ag2S optimizadas en agua y en medios biológicos. Este conocimiento permitió utilizar las nanopartículas de Ag2S optimizadas como sensores de temperatura en remoto para la monitorización de un proceso de inflamación hepática inducida in vivo.