Pontos Quânticos à base de óxido de zinco (ZnO) para aplicações em bioimagem de nanocarreadores lipídicos - Manaia, Eloísa Berbel [UNESP] (2016)
Sistemas teranósticos consistem em um único dispositivo contendo agentes terapêuticos e de diagnóstico e tem ganhado atenção nas pesquisas atuais por melhorar o tratamento de doenças como câncer, podendo diminuir efeitos colaterais, diminuir toxicidade em células não cancerígenas e permitir o monitoramento do tratamento. Os pontos quânticos (PQs) vem sendo usado como agentes de imagem para realizar o monitoramento ótico em investigações in vivo e in vitro. Dentre eles, o ZnO tem se destacado por ser mais barato, mais biocompatível e menos tóxico do que os utilizados comumente (SeCd, PbS, etc). O objetivo deste trabalho foi desenvolver sistemas teranósticos constituídos de nanocarreadores à base de lipídeos contendo pontos quânticos a base de ZnO, como guias luminescentes de células cancerígenas, e um fármaco modelo para tratamento do câncer. Primeiramente, foi estudada a síntese de pontos quânticos de ZnO/ZnS (estrutura de casca/caroço) pelo processo sol-gel, a fim de melhorar as propriedades luminescentes do ZnO através da passivação da sua superfície provocada pelo ZnS. Para isto, as reações de síntese tiveram como base (i) a solução precursora de acetato de Zinco e (ii) a suspensão coloidal de ZnO. Além disso, foram variadas as concentrações de tioacetamida (TAA) (1.5, 5 e 50mM), usada como fonte de íons de enxofre. Para diferenciar a formação de estruturas casca/caroço (ZnO/ZnS) e não uma mistura de partículas de ZnO e ZnS, várias técnicas foram utilizadas para caracterizar as amostras (DRX, XAS, SAXS, UV-vis, pH, HRTEM e PL). Dentre elas, XAS foi crucial para identificar que somente a reação realizada a partir da suspensão coloidal de ZnO com TAA 5mM deu origem à estrutura de ZnO/ZnS do tipo casca/caroço. Entretanto, os PQs de ZnO/ZnS não apresentaram maior intensidade da emissão na região do visível quando comparado ao ZnO. Portanto, PQs de ZnO foram dopados com Mg para gerar elétrons ou buracos extras na sua estrutura levando a mudanças em suas propriedades luminescentes. Diferentes quantidades de Mg (2.5, 5, 10 e 20 % em mol) foram usadas durante a síntese de ZnO pelo processo sol-gel para poder obter, assim, partículas com maior luminescência na região do visível. DRX, HRTEM, ICP-MS, SAXS, UV-Vis e PL foram usadas a fim de avaliar as características físico-químicas dos diferentes Zn1-xMgxO obtidos. Observou-se a diminuição do tamanho das partículas com o aumento da concentração de Mg. Quando se utilizou 20 % em mols em concentração nominal de íons Mg2+ no meio reacional (Zn0.8Mg0.2O), o rendimento quântico (RQ) foi seis vezes maior (RQ = 64%) do que a suspensão de ZnO não dopado (RQ = 10%). Para utilizar os PQs em meio biológico mantendo sua propriedade fotoluminescente, sua superfície normalmente é modificada com substâncias hidrofílicas para torná-los estáveis em água, ou com substâncias hidrofóbicas para permitir sua incorporação em sistemas/carreadores à base de lipídeos ou polímeros. Os PQs de ZnO e de Zn0.8Mg0.2O foram revestidos com ácido oleico (AO) formando uma dispersão coloidal estável em clorofórmio e tolueno. A espectroscopia RAMAN permitiu confirmar a modificação da superfície dos PQs pela presença dos grupamentos característicos do AO nessas amostras. O RQ do Zn0.8Mg0.2O revestido com AO foi em torno de 4 vezes maior (RQ = 40%) que o RQ de ZnO revestido com AO. Por fim, os PQs de Zn0.8Mg0.2O revestidos e não-revestidos com AO foram incorporados em nanocarreadores lipídicos para serem utilizados posteriormente nos estudos de internalização celular. Formulações à base de DPPC, DSPE-Peg e nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) contendo PQs foram obtidos com diâmetro hidrodinâmico entre 100-220 nm. A formulação preparada com DSPE-Peg apresentou maior intensidade de emissão no visível quando comparadas com as NLS. O estudo de estabilidade realizado com as NLS luminescentes em diferentes meios (água, PBS, PBS com Mg e Ca, RPMI com soro à 10%) à 37°C durante 3 horas, mostrou que o tamanho delas não variou bruscamente no tempo analisado. Nesse estudo o tamanho máximo encontrado foi de 300 nm, mostrando que na presença de proteínas, elas não formam grandes agregados que podem favorecer a fagocitose pelo sistema mononuclear. Foram utilizados três métodos para realizar o estudo de internalização celular. O estudo da associação de fluorescência mostrou aumento da intensidade de emissão no visível de células de macrófagos J774 tratadas com 2 mg/mL de NLS luminescente durante 50 min, comparado com as células sem tratamento. Este resultado sugere internalização parcial das NLS nos macrófagos. A vídeo-microscopia e a microscopia de fluorescência não tiveram sucesso para realizar este estudo, uma vez que as condições experimentais utilizadas não puderam superar o efeito de auto-fluorescência das células. Para concluir, a síntese de PQs à base de ZnO pelo processo sol-gel possibilitou estudar as estruturas e propriedades luminescentes destes, permitindo otimizar sua síntese para adequá-los para uso como guias luminescentes. Desta forma, Zn0.8Mg0.2O com alto rendimento quântico foi incorporado em nanocarreadores lipídicos e sua aplicação como guia luminescente foi evidenciada através do teste de associação de fluorescência.