Desenvolvimento e ensaios biológicos de bionanossistemas baseados em pontos quânticos de CdSe/ZnS

Dissertação de mestrado em Biofísica e BionanossistemasO desenvolvimento de bionanossistemas é uma área promissora para grandes avanços em diagnóstico, terapêutica e bioengenharia. Os pontos quânticos são de especial interesse devido às propriedades que os semicondutores cristalinos têm à nanoescala, tornando-se fluorescentes. O objectivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um bionanossistema baseado em pontos quânticos com núcleo de seleneto de cádmio e coroa de sulfureto de zinco. Uma vez sintetizadas, estas partículas foram conjugadas com uma molécula benzofenoxazina, também fluorescente, de modo a funcionar como aceitadora da energia emitida pelos pontos quânticos, e assim se produzir um sensor capaz de detectar alterações em meios biológicos, como o interior das células. Caracterizou-se a influência de diferentes parâmetros na síntese destes nanossistemas, através de técnicas espectroscópicas de fluorescência. Também se recorreu a diferentes abordagens para os ensaios biológicos com a levedura Saccharomyces cerevisiae BY4741, que foram realizados por microscopia de fluorescência. Os métodos de síntese resultaram em pontos quânticos fluorescentes na zona dos 610 nm, a zona em que a benzofenoxazina absorve. Estas nanopartículas mostraram um espectro de emissão intenso, estreito e simétrico. A sua conjugação fez com que a intensidade de fluorescência reduzisse consideravelmente, mas concluiu-se que ocorria transferência de energia entre os nanocristais e a benzofenoxazina. Na interacção dos nanossistemas conjugados com NADH, acrilamida e iodeto observou-se que estas substâncias funcionam como inibidoras de fluorescência. Estas experiências mostraram também que as propriedades dos pontos quânticos conjugados não são simplesmente a soma das propriedades das suas partes em separado, mas novas características emergem após a conjugação. Os resultados foram inconclusivos quanto à incorporação dos nanossistemas conjugados nas células, ocorrendo para o caso de esferoplastos. O conjunto dos resultados deste trabalho podem ser qualificados como preliminar, mas cujas conclusões apoiam a necessidade de continuar este projecto para o desenvolvimento de bionanossistemas baseados em pontos quânticos.The development of bionanosystems is a promising field for great breakthrough in diagnostics, therapeutics a bioengineering. Quantum dots are of special interest due to the unique properties crystalline quantum dots have at the nanoscale, becoming fluorescent. The objective of this work was the development of a bionanosystems based on quantum dots with a core of cadmium selenide and a shell of zinc sulfide. Once synthetized, this particles were conjugated with a benzophenoxazine fluorescent molecule, that could function as an acceptor for the emitted energy by quantum dots, and this way to produce a sensor capable of detecting biological transformations. The influence of different parameters on the synthesis of these nanosystems was characterized by fluorescent spectroscopic techniques. Different approaches were also required for the biological essays with Saccharomyces cerevisiae BY4741 by fluorescent microscopy. The synthesis methods resulted on 610 nm emitting quantum dots, with thin, intense and symmetric spectra. The conjugation of this nanoparticles made the fluorescence intensity to decrease considerably, mas the conclusion was that some energy were transferred between the nanocrystals and the benzophenoxazine. On the interaction of the conjugates with NADH, acrylamide and iodate, it was observed that these substances act as quenchers. These experiences also showed that the properties of conjugated quantum dots are not just the sum of the separated parts properties, but new characteristics emerge after the conjugation. The results were inconclusive about the internalization of the conjugated nanosystems on cells, occurring in the case of spheroplasts. The results of this work can be qualified as preliminary, but which conclusions support the necessity of continuing this project for the development of bionanosystems based on quantum dots

CdSe quantum dots using polyselenide precursor in soft chemical conditions

CdSe quantum dots were prepared by a simple microemulsion templating technique at low temperature and using common inorganic precursors. Size control was obtained by small variations in reactant concentrations. The chalcogenide source was a polyselenide solution. Narrow (30-40nm fwhm) band gap photoluminescence low defect level and high quantum yield were obtained.FCT and FEDER for financial support to the Research Centre, CFUM [PEst-C/FIS/UI0607/2011 (F-COMP-01-0124-FEDER-022711)] and to the research project PTDC/FIS/113199/200