Sondas fluorescentes acuosolubles para metales tóxicos

Resum

En la presente memoria se describe la síntesis de puntos cuánticos (PCs) CdTe acuosolubles utilizando como ligandos estabilizantes el ácido tioglicólico (TGA), el ácido 2,3-dimercaptosuccínico (DMSA) y el ácido 2,3-dimercapto-1-propanosulfónico (DMPS) y su posterior recubrimiento con corazas ZnS o CdS. En primer lugar se obtuvieron PCs DMPS-CdTe (PC1). Posteriormente, el empleo conjunto de DMPS y TGA permitió preparar PCs mixtos TGA·DMPS-CdTe (PC2) con mejores propiedades ópticas que PC1. Tratando de reducir la toxicidad y mejorar las propiedades de los PCs preparados se abordó su recubrimiento mediante una coraza ZnS. Todos los intentos por preparar PCs núcleo/coraza CdTe/ZnS a partir de PC1 y PC2 empleando DMPS y ZnCl2 como precursores, resultaron infructuosos. Por esta razón, se emplearon núcleos TGA-CdTe, a partir de los cuales fue posible preparar PCs TGA-CdTe/DMPS-ZnS (PC3) y PCs TGA-CdTe/DMSA-ZnS (PC4). De forma análoga, partiendo de PC2 se obtuvieron PCs TGA·DMPS-CdTe/DMSA-ZnS (PC5) con un rendimiento cuántico que duplicó el de los núcleos de partida. También a partir de PC2, utilizando como precursores DMPS-CdCl2 y Na2S, se prepararon PCs TGA·DMPS-CdTe/DMPS-CdS (PC6), que al igual que PC5, mejoraron notablemente las propiedades ópticas de los núcleos de partida. Una vez sintetizados y caracterizados los PCs, se llevó a cabo un estudio de su eficacia como posibles sensores de iones metálicos en disolución. La fluorescencia de los PCs preparados se ve afectada, en mayor o menor medida, por la presencia de los iones Ni(II), Cu(II), Ag(I), Hg(II) y Pb(II). En general, los cationes metálicos que mayor reducción de la emisión provocan son Hg(II), con límites de detección que van de 4 nM para PC2 a 91 nM para PC4, y Cu(II), con LODs que oscilan entre 18 nM para PC4 y 0,25 µM para PC1. Se realizaron también estudios in vitro en las líneas celulares HeLa y LLC-PK1. Los ensayos de viabilidad ponen de manifiesto que los efectos citotóxicos observados en LLC-PK1 dependen de la composición de los PCs, siendo PC1 y PC2 los más citotóxicos. El recubrimiento de PC2 con corazas ZnS (PC5) y CdS (PC6) mejoró la viabilidad celular. Los PCs núcleo/coraza PC3 y PC4 también resultaron menos citotóxicos que los PCs CdTe, PC1 y PC2. En la línea celular HeLa el comportamiento es menos sistematizable, resultando los puntos cuánticos PC3 y PC6 los menos citotóxicos. Las imágenes obtenidas mediante microscopía confocal, ponen de manifiesto que, en ambas líneas celulares, las nanopartículas atraviesan la membrana celular y se distribuyen en el citoplasma, fundamentalmente en la región perinuclear. En la línea celular HeLa el punto cuántico más pequeño, PC2, se localiza también, probablemente, en el núcleo. Las imágenes obtenidas mediante microscopía electrónica de transmisión para PC2 a altas concentraciones, ponen de manifiesto la existencia, en ambas líneas celulares, de vesículas con cúmulos de nanopartículas. En la línea celular HeLa la presencia de PC2 afecta, principalmente, al sistema mitocondrial. Sin embargo, en la línea celular LLC-PK1, el componente mitocondrial mantiene la presencia de crestas y no presenta densidades incrementadas. Finalmente, se llevaron a cabo estudios preliminares de toxicidad in vivo con embriones de pez cebra. Los ensayos de mortalidad se llevaron a cabo utilizando los puntos cuánticos que resultaron más tóxicos (PC1 y PC2) y los menos tóxicos (PC6) in vitro. Los resultados obtenidos son, en líneas generales, coherentes con los encontrados in vitro, poniendo de manifiesto que, mientras PC1 y PC2 inducen una elevada mortalidad de los embriones, ésta es muy reducida en el caso de PC6. Las imágenes obtenidas mediante microscopía confocal de los embriones incubados con PC6 ponen de manifiesto que éste conserva, prácticamente íntegras, sus excelentes propiedades ópticas tras su biodistribución en los sistemas circulatorio y digestivo.