2024-03-29T00:47:52Zhttps://www.tdx.cat/oai/requestoai:www.tdx.cat:10803/6677792020-09-03T02:00:09Zcom_10803_120col_10803_125
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Nanopartícules
Nanopartículas
Nanoparticles
Magneto-plasmonica
Magneto-plasmonica
Magneto-plasmonics
Nnoterapies
Nanoterapias
Nanotherapies
Controlled nanotherapies using magneto-plasmonic nanodomes
[Barcelona] :
Universitat Autònoma de Barcelona,
2019
Accés lliure
http://hdl.handle.net/10803/667779
cr |||||||||||
AAMMDDs2019 sp ||||fsm||||0|| 0 eng|c
9788449088308
Li, Zhi,
autor
1 recurs en línia (165 pàgines)
Tesi
Doctorat
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física
2019
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física
Tesis i dissertacions electròniques
Sepúlveda Martinez, Borja,
supervisor acadèmic
Nogués i Sanmiquel, Josep,
supervisor acadèmic
Pellicer Vilà, Eva,
supervisor acadèmic
TDX
Con el objetivo de mejorar la concentración de los agentes terapéuticos dentro de tumores y maximizar sus efectos terapéuticos, esta Tesis se centró en el desarrollo de nuevos y versátiles nanocúpulas magneto-plasmónicas (i.e., nanopartículas dieléctricas con semicubiertas plasmónicas y ferromagnéticas) activadas y controladas externamente por luz y campos magnéticos, para la activación, amplificación y control eficiente de nanoterapias.
La innovadora combinación de procesos de fabricación “top-down” y “bottom-up” nos ha permitido: i) fusionar nanomateriales que difícilmente podrían combinarse mediante síntesis química, ii) sintonizar las propiedades ferromagnéticas y ópticas, iii) lograr una funcionalización simple y una dispersión directa en soluciones acuosas, y iv) mantener bajo costo y escalabilidad.
En primer lugar, desarrollamos nanocúpulas de Fe/Au con núcleos fluorescentes para terapias fototérmicas magnéticamente amplificadas y contraste de imagen multimodal. La variación del grosor de las capas de Fe y Au permitió obtener nanopartículas ferromagnéticas monodominio o con vórtice, coloidalmente estables, y con propiedades ópticas ampliamente sintonizables. Las capas gruesas de Fe proporcionaron una fuerte supresión de la dispersión y una alta absorción de la luz infrarroja cercana, que fueron clave para demostrar una alta eficiencia de conversión fototérmica (65%). La capacidad de concentrar magnéticamente las nanocúpulas en la región iluminada mejoró aún más la eficiencia de calentamiento local. La semi-cubierta de Fe/Au y el núcleo de polímero fluorescente proporcionaron intensos contrastes T2 en resonancia magnética nuclear, en absorción de rayos X y en fluorescencia. Los resultados in vitro mostraron una baja citotoxicidad y efectos fototérmicos mejorados magnéticamente para la erradicación de células cancerosas, lo que destacó el potencial biomédico.
Para ganar control sobre los efectos fototérmicos, en la segunda parte desarrollamos un nuevo concepto de nano-calentadores/termómetros simultáneos, basado en la rotación magnética eficiente de las nanocúpulas magneto-plasmónicas altamente anisótropas. El análisis de la rotación de las nanocúpulas en función de la frecuencia magnética, permitió cuantificar la reducción de la viscosidad en el fluido que rodea a las nanocúpulas calentadas ópticamente, como un nuevo principio de nanotermometría. Estos nanotermómetros mostraron un límite de detección bajo de 0.05ºC, independencia de su concentración y un sistema detección mucho más simple y económico que los nanotermómetros luminiscentes. La capacidad de integrar el calentamiento y la termometría en una única nanoestructura y el uso del mismo láser para calentar y detectar fueron ventajas relevantes que pudieron demostrarse incluso en dispersiones celulares altamente concentradas.
El objetivo final de la Tesis fue maximizar el potencial biomédico de las nanocúpulas para nanoterapias contra el cáncer mediante el desarrollo de nanocápsulas magnetoplasmónicas completamente biodegradables de PLGA@Fe/SiO2 cargadas con un fármaco, para conseguir: i) mayor biodegradabilidad, ii) reforzamiento del control magnético, iii) alta eficiencia fototérmica en ambas ventanas biológicas del infrarrojo cercano (63-67%), iv) mayor contraste de T2 en resonancia magnética nuclear y v) nanotermometros y biosensores integrados. Las nanocápsulas sin fármaco mostraron una toxicidad muy baja en cultivos celulares de largo plazo e in vivo en ratones. Se explotó el alto contraste de T2 para monitorizar la biodistribución in vivo de las nanocápsulas después de la inyección intravenosa, que mostró una acumulación en el hígado 1 h después de la inyección, y una recuperación casi total después de 96 h. Estos resultados preliminares son alentadores para su aplicación en terapias locales multiactivas.
En conclusión, hemos mostrado cómo una estrategia de nanofabricación híbrida podría explotarse para desarrollar nanoestructuras con fuertes propiedades ferromagnéticas y plasmónicas que permitan el control y actuación externo y la visualización no invasiva. Los prometedores resultados preliminares in vitro e in vivo promueven un mayor desarrollo de esta nueva nanotecnología para aplicaciones clínicas.
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