Síntesis, purificación y estudios de toxicidad de nanopartículas triangulares de oro para el desarrollo de terapias de hipertermia

BOGGAN SIMAL, G; OTERO C.; SCOCCOZZA M; LAVORATO, G; CRESPO ROSANA

Jornada; Jornadas de Investigación 2019, Fac. Cs Médicas UNLP; 2019

Fac de Ciencias Médicas UNLP

Introducción: Los avances en nanotecnología han permitido el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas, entre las que se destacan las terapias de hipertermia, que se basan en la generación de calor altamente localizado. Existen diferentes estrategias que dependen del sustrato que se utilice como fuente de calor. Los nanotriángulos de Au (AuNTs) son un tipo de nanopartículas (NPs) que han despertado gran interés en la comunidad científica debido a sus propiedades ópticas singulares: presentan un pico de absorción en la región de infrarrojo cercano (IRC), una región del espectro electromagnético con mínima absorción inespecífica por parte de los tejidos, o ventanas biológicas I-III [1]. Debido a la importancia que ha tomado esta técnica como terapia coadyuvante en diferentes patologías, se han desarrollado varias estrategias para sintetizar este tipo de partículas; sin embargo la mayoría de ellas requiere del uso de agentes surfactantes de alta toxicidad [2]. Otro desafío es el control de sus dimensiones, ya que existen tamaños óptimos para su aplicación a sistemas biológicos y generalmente los AuNTs suelen ser demasiado grandes [3]. En el presente trabajo se muestra el desarrollo de una síntesis de AuNTs que intenta cumplir con todos los requisitos mencionados.Objetivos: Desarrollar una estrategia de síntesis y purificación de AuNTs con absorción en la región del IRC, de tamaño menor a 100 nm de lado y de baja/nula toxicidad para su aplicación en terapias de hipertermia.Materiales y métodos: La síntesis de AuNTs se realizó por reducción de HAuCl4 con Na2S2O3. La purificación de las partículas se hizo por centrifugación diferencial y sedimentación por fuerzas de depleción utilizando Tween 20®. Se estudió la capacidad de calentamiento del sistema por irradiación con láser de onda continua a 1 W/cm2. Se midieron los espectros de extinción de las NPs por espectroscopía UV-VIS-NIR y se las caracterizó morfológicamente por microscopía electrónica de transmisión (TEM) y de fuerzas atómicas (AFM). Los estudios de toxicidad se realizaron por espectroscopía Raman resonante para los estudios proteicos y por cultivos celulares y evaluación de citotoxicidad por ensayos de MTT. Resultados: La síntesis de NPs por reducción de oro con tiosulfato muestra la formación de dos poblaciones: esféricas y triangulares, con absorbancia en distintas regiones del espectro según su forma. La posición del pico de absorbancia de los AuNTs pudo ajustarse a elección, en un amplio rango de la región del IRC, entre 750-1100 nm. Este ajuste se condice con cambios estructurales de los AuNTs que se observan en las imágenes de microscopía, confirmando además que los tamaños de los triángulos son menores a los 100 nm de lado [3]. La separación de poblaciones se realizó por medio de una secuencia de centrifugaciones diferenciales y la precipitación de los AuNTs por fuerzas de depleción generadas con Tween 20®. La irradiación de las partículas muestra que es posible calentarlas hasta duplicar el valor de temperatura ambiente mientras que el incremento inespecífico de la temperatura del agua fue despreciable. Para descartar el efecto tóxico de las especies reducidas de azufre adsorbidas sobre las AuNPs se incubó la hemoglobina (Hb I) de la almeja marina Lucina pectinata, una proteína de altísima afinidad por los sulfuros [4], con una elevada concentración de AuNTs, a diferentes pH por períodos de hasta una semana. Los espectros Raman y UV-VIS de la proteína no mostraron cambios en ninguna de las condiciones estudiadas. En concordancia, los cultivos celulares con AuNTs no mostraron efectos sobre la viabilidad celular superiores a los de otras AuNPs referidos en la bibliografía. Conclusiones: Se lograron sintetizar AuNTs de tamaños adecuados con absorbancia en la región IRC que pudieron separarse de las poblaciones de NPs esféricas. Los estudios de eficiencia para la generación de hipertermia mostraron que estas partículas son capaces de aumentar la temperatura del medio sin perder sus propiedades estructurales. Finalmente los estudios de toxicidad, sobre las proteínas y los cultivos celulares, mostraron que ni las especies de azufre adsorbidas a la superficie de los AuNTs ni los posibles restos de Tween 20® remanentes presentan toxicidad.Referencias:1. Abadeer, N. S.; Murphy, C. J. The Journal of Physical Chemistry C 2016, 120 (9).2. L. Scarabelli, M. Coronado-Puchau, J. Giner-Casares, J. Langer, L. Liz-Marzán. ACS Nano 2014.3. M.A.Huergo;L.Giovanetti; A.Rubert; C. Grillo; M. Moreno; F. Requejo; R. Salvarezza; C. Applied Surface Science 2019, 464.4. Cerda J.; Echevarria Y.; Morales E.; López-Garriga J., Biospectroscopy Vol. 5 (1999) 289?301.