Nanopartículas de sílice con revestimiento de metales nobles para uso en fototerapias de tumores

Hay muchas técnicas estándares bien conocidas para el tratamiento del cáncer tales como la cirugía, la radiación, y la quimioterapia. Sin embargo, estos métodos no pueden cumplir eficientemente las necesidades en el tratamiento del cáncer por causa de varias limitaciones, como la dificultad en alcanzar la zona en la que se encuentra el tumor, la localización cercana de otros tumores, las opciones del paciente, y las condiciones de sanidad. Además, los tumores cancerígenos pueden crear protección frente a numerosos agentes quimioterapéuticos, causando obstáculos adicionales para el tratamiento. Por este motivo, es de vital importancia la generación de nuevas estrategias para el tratamiento del cáncer, o el desarrollo y mejoramiento de terapias ya conocidas pero que no alcanzan a ser lo suficientemente eficientes a la hora de combatir los tumores. La terapia fotodinámica (PDT, del inglés: Photodynamic Therapy) es una forma de fototerapia que involucra tres componentes claves: un fotosensibilizador, una fuente de luz, y oxígeno tisular. Cuando estos tres componentes están combinados entre sí, se vuelven tóxicos para las células diana. La PDT para el tratamiento de tumores se basa en la administración de un agente fotosensibilizador (PS), el cual es retenido selectivamente en cantidad suficiente por los tejidos neoplásicos. La iluminación posterior del área afectada, utilizando longitud de onda apropiada en presencia de oxígeno, conduce a la muerte específica de las células tumorales. El mecanismo de acción de PDT puede involucrar: un daño directo de las células tumorales, o también una muerte celular indirecta debido a una alteración en el sistema vascular que impide la irrigación sanguínea normal. La terapia fototérmica (PTT, del inglés: Photothermal Therapy) es un uso experimental de la radiación electromagnética (más a menudo en forma de rayos infrarrojos) que se propone para el tratamiento de diversas enfermedades, incluyendo cáncer. El modelo básico para su utilización se deriva en parte de la terapia fotodinámica, en el que un fotosensibilizador se excita con luz de banda específica. Esta activación lleva al sensibilizador a un estado excitado en el que luego libera energía por una vía de decaimiento no radiativa (calor). El calor es el método actual de la terapia que mata a las células diana. La terapia fototérmica, a diferencia de la PDT, no requiere oxígeno para interactuar con las células o tejidos. Estudios recientes también muestran que la terapia fototérmica es capaz de usar radiación NIR (NIR, del inglés: Near-Infrared), que es transparente para el tejido biológico, sangre y agua (ventanas terapéuticas). El uso de esta radiación permite una mayor penetración en el tejido, y además por ser menos energética resulta tanto menos dañina para las células y tejidos sanos. Los plasmones superficiales localizados (LSP, del inglés: localized surface plasmons) son excitaciones no propagantes de los electrones de conducción de nanoestructuras metálicas acoplados al campo electromagnético. Estos modos surgen naturalmente del problema de dispersión de nanopartículas conductoras pequeñas, por debajo de la longitud de onda incidente, en un campo electromagnético oscilante. La superficie curva de las partículas ejerce una fuerza de restauración efectiva sobre los electrones dirigidos, de modo que surge una resonancia, llevando a una amplificación del campo a ambos lados y en la zona cercana al campo por fuera de la partícula. Esta resonancia se conoce como resonancia localizada superficial del plasmón (LSPR). Otra consecuencia de la superficie curva es que la resonancia del plasmón puede ser excitada por iluminación directa. Para nanopartículas de oro y plata, esta resonancia cae dentro de la región visible del espectro electromagnético. Una consecuencia notable de esto son los colores brillantes exhibidos por las partículas tanto en luz transmitida y reflejada, debido al aumento resonante de la absorción y dispersión. Hemos logrado sintetizar nanopartículas core-shell SiO2@Ag y SiO2@Au por un método de dos etapas, las cuales involucran la formación de núcleos homogéneos de plata u oro sobre esferas de sílice coloidales, seguida de un proceso fotoquímico empleado para el crecimiento de nanopartículas de Ag y Au a partir de las semillas metálicas. Las nanopartículas fueron caracterizadas por varios métodos y se investigó su interacción con los estados fundamental y excitado triplete del Rosa de Bengala, la Riboflavina y el Azul de Metileno, tres fotosensibilizadores típicos con actividad fotodinámica. Se observó que todos los colorantes se adsorben sobre las nanopartículas, preferentemente sobre las NPs SiO2, indicando una mayor afinidad por los grupos silanoles que por las regiones metálicas. Los experimentos de espectroscopía de absorción de transientes mostraron que en muestras que contienen Rf y NPs SiO2@Ag-low, la absorción del estado excitado triplete de la Riboflavina no se observa debido a un proceso de transferencia de electrones desde la Ag al estado excitado del complejo formado entre la Rf y las nanopartículas SiO2@Ag-low. Este resultado significa que bajo estas condiciones luego de la fotoirradiación se liberan iones Ag+ al medio acuoso. Cuando analizamos los espectros de EPR para esta muestra observamos una disminución en la generación de 1O2 respecto a la Rf, en total acuerdo con la desaparición de la señal del triplete en las medidas de LFP; y vimos también un aumento en la generación de radical OH. posiblemente debido al incremento en la producción de radical Rf.- durante la reacción de transferencia electrónica mencionada anteriormente. Las NPs SiO2@Ag no mostraron efectos sobre los estados transientes de la Rf probablemente por la menor interacción de las partículas con el colorante debido al mayor recubrimiento metálico de la superficie de la sílice. Por el contrario, en las muestras con Rf y NPs SiO2@Au, los resultados de LFP mostraron un incremento (leve) en la generación del triplete (3Rf*). Sin embargo, los espectros de EPR evidenciaron una disminución en la formación de radical OH. y 1O2, posiblemente como consecuencia de un posible quenching por parte de las partículas metálicas. No se observó efecto de las NPs SiO2@Ag ni de las NPs SiO2@Au en el estado excitado triplete del Rosa de Bengala, siendo la transferencia electrónica mucho menos favorable en este caso. Esto mismo quedó reflejado en los ensayos de EPR donde no hubo diferencias en la generación de radicales entre el RB2- solo y las mezclas de colorante con las nanopartículas. Por último, en el caso del Azul de Metileno el efecto de las NPs SiO2@Ag y SiO2@Au fue el opuesto. Los resultados de LFP mostraron un incremento en la producción de triplete (3MB+*) para las mezclas con nanopartículas de SiO2 recubiertas con Ag, mientras que para las recubiertas con Au los espectros DADS mostraron una disminución de la cantidad de 3MB+*. Quedaron pendientes los estudios de especies reactivas para entender mejor el comportamiento del MB+ en presencia de estas nanopartículas. Es sabido que la liberación controlada de iones Ag+ en las cercanías de las paredes celulares de microorganismos contribuye a la actividad bactericida de los nanomateriales de plata. Por esta razón, las NP score-shell SiO2@Ag-low son candidatos prometedores para la inactivación fotodinámica (PDI) de microorganismos. La fotoirradiación de la Riboflavina en suspensiones de nanopartículas debería liberar iones Ag+, incrementando el efecto bactericida intrínseco de los materiales no-irradiados. También hemos logrado ensamblar un nanodispositivo que contiene un fotosensibilizador (ICG) y un agente fototérmico (AuNS) mediante el método LbL, utilizando NPs de sílice como soporte, y los polielectrolitos PAH y PSS como bloques de ensamblado para permitir la incorporación de los agentes terapéuticos. Hemos caracterizado estas nanopartículas para asegurarnos el correcto ensamblado e incorporación de los componentes de interés, así como también, para comprobar que este nuevo sistema conserva las propiedades ópticas de los componentes individuales. Respecto a este último punto, hemos observado la generación de oxígeno singlete por parte de las NPs así como también un aumento de temperatura de la solución de 12 °C a 0,6 W de potencia del láser. También hemos demostrado, por medio de microscopia confocal, que nuestro nanodispositivo es incorporado por células tumorales de la línea HepG2, lo cual es de vital importancia para poder llevar a cabo los procesos terapéuticos. Por último, pudimos establecer en base a los resultados de viabilidad celular, que nuestras partículas no son citotóxicas en oscuridad, mientras que producen una disminución de la viabilidad celular mayor al 50 % al ser irradiadas durante 2 h con un LED de 780 nm. Si bien logramos obtener un efecto citotóxico de las muestras irradiadas, no fuimos capaces de observar diferencias entre las NPs SiO2-ICG@AuNS (tratamiento combinado de PDT y PTT) respecto a las NPs SiO2-ICG (tratamiento PDT) y a las NPs SiO2@AuNS (tratamiento PTT), por lo cual no pudimos evidenciar un efecto sinérgico de nuestro nanodispositivo.Facultad de Ciencias Exacta

Efecto de nanopartículas híbridas de SiO2@Ag en los estados excitados de los fotosensibilizadores rosa de bengala y riboflavina

Las oscilaciones colectivas de los electrones en nanoestructuras metálicas o resonancia localizada del plasmon superficial (LSPR - Localized Surface Plasmon Resonance) puede afectar fuertemente la dinámica de los estados excitados singlete y triplete de moléculas orgánicas. Para investigar el efecto de los nanomateriales de plata en la dinámica del estado triplete de los fotosensibilizadores orgánicos, hemos sintetizado y caracterizado nanopartículas core-shell de sílice y plata (SiO2@Ag NPs). La superficie de las nanopartículas tienen grupos silanoles provenientes del SiO2, los cuales pueden actuar como sitios para la adsorción de las moléculas orgánicas. Una nueva estrategia fué desarrollada para la síntesis de las NPs SiO2@Ag. Esta metodología de síntesis involucra en un primer paso el uso de SnCl2 como precursor para obtener una deposición homogénea de núcles de plata sobre las esferas de sílice coloidales. En un segundo paso, el crecimiento de las nanopartículas de plata es mediada por el radical ketilo generado fotoquimicamente, por la irradiación de la benzoina sustituida Irgacure-2959 (I-2959). En este trabajo investigamos la interacción de las NPs SiO2@Ag con los estados excitados de dos fotosensibilizadores: la forma aniónica del Rosa de Bengala (RB2-) y la molécula neutra de Riboflavina (Rf). Estos dos fotosensibilizadores han sido elegidos debido a su potencial aplicación en terapia fotodinámica. Las nanopartículas producidas en las diferentes etapas de la síntesis fueron analizadas por medidas de potencial zeta (ζ), micriscopía electrónica de transmisión (TEM) y expectroscopía de fotoeletrones emitidos por rayos X (XPS). Experimentos de espectroscopía de estados transientes muestran que hay un porceso de transferencia de carga desde el estado excitado de la Rf adsorbida a las nanopartículas de plata. Sin embargo, no se observa la misma reacción para el RB2-. Estos resultados son explicados en términos de las constantes de equilibrio esperadas de la transferencia de electrones para ambos colorantes.Universidad Nacional de La Plat

Efecto de nanopartículas híbridas de SiO2@Ag en los estados excitados de los fotosensibilizadores rosa de bengala y riboflavina

Las oscilaciones colectivas de los electrones en nanoestructuras metálicas o resonancia localizada del plasmon superficial (LSPR - Localized Surface Plasmon Resonance) puede afectar fuertemente la dinámica de los estados excitados singlete y triplete de moléculas orgánicas. Para investigar el efecto de los nanomateriales de plata en la dinámica del estado triplete de los fotosensibilizadores orgánicos, hemos sintetizado y caracterizado nanopartículas core-shell de sílice y plata (SiO2@Ag NPs). La superficie de las nanopartículas tienen grupos silanoles provenientes del SiO2, los cuales pueden actuar como sitios para la adsorción de las moléculas orgánicas. Una nueva estrategia fué desarrollada para la síntesis de las NPs SiO2@Ag. Esta metodología de síntesis involucra en un primer paso el uso de SnCl2 como precursor para obtener una deposición homogénea de núcles de plata sobre las esferas de sílice coloidales. En un segundo paso, el crecimiento de las nanopartículas de plata es mediada por el radical ketilo generado fotoquimicamente, por la irradiación de la benzoina sustituida Irgacure-2959 (I-2959). En este trabajo investigamos la interacción de las NPs SiO2@Ag con los estados excitados de dos fotosensibilizadores: la forma aniónica del Rosa de Bengala (RB2-) y la molécula neutra de Riboflavina (Rf). Estos dos fotosensibilizadores han sido elegidos debido a su potencial aplicación en terapia fotodinámica. Las nanopartículas producidas en las diferentes etapas de la síntesis fueron analizadas por medidas de potencial zeta (ζ), micriscopía electrónica de transmisión (TEM) y expectroscopía de fotoeletrones emitidos por rayos X (XPS). Experimentos de espectroscopía de estados transientes muestran que hay un porceso de transferencia de carga desde el estado excitado de la Rf adsorbida a las nanopartículas de plata. Sin embargo, no se observa la misma reacción para el RB2-. Estos resultados son explicados en términos de las constantes de equilibrio esperadas de la transferencia de electrones para ambos colorantes.Universidad Nacional de La Plat

Efecto de nanopartículas híbridas de SiO2@Ag en los estados excitados de los fotosensibilizadores rosa de bengala y riboflavina

Las oscilaciones colectivas de los electrones en nanoestructuras metálicas o resonancia localizada del plasmon superficial (LSPR - Localized Surface Plasmon Resonance) puede afectar fuertemente la dinámica de los estados excitados singlete y triplete de moléculas orgánicas. Para investigar el efecto de los nanomateriales de plata en la dinámica del estado triplete de los fotosensibilizadores orgánicos, hemos sintetizado y caracterizado nanopartículas core-shell de sílice y plata (SiO2@Ag NPs). La superficie de las nanopartículas tienen grupos silanoles provenientes del SiO2, los cuales pueden actuar como sitios para la adsorción de las moléculas orgánicas. Una nueva estrategia fué desarrollada para la síntesis de las NPs SiO2@Ag. Esta metodología de síntesis involucra en un primer paso el uso de SnCl2 como precursor para obtener una deposición homogénea de núcles de plata sobre las esferas de sílice coloidales. En un segundo paso, el crecimiento de las nanopartículas de plata es mediada por el radical ketilo generado fotoquimicamente, por la irradiación de la benzoina sustituida Irgacure-2959 (I-2959). En este trabajo investigamos la interacción de las NPs SiO2@Ag con los estados excitados de dos fotosensibilizadores: la forma aniónica del Rosa de Bengala (RB2-) y la molécula neutra de Riboflavina (Rf). Estos dos fotosensibilizadores han sido elegidos debido a su potencial aplicación en terapia fotodinámica. Las nanopartículas producidas en las diferentes etapas de la síntesis fueron analizadas por medidas de potencial zeta (ζ), micriscopía electrónica de transmisión (TEM) y expectroscopía de fotoeletrones emitidos por rayos X (XPS). Experimentos de espectroscopía de estados transientes muestran que hay un porceso de transferencia de carga desde el estado excitado de la Rf adsorbida a las nanopartículas de plata. Sin embargo, no se observa la misma reacción para el RB2-. Estos resultados son explicados en términos de las constantes de equilibrio esperadas de la transferencia de electrones para ambos colorantes.Universidad Nacional de La Plat

Simple synthesis of gold-decorated silica nanoparticles by in situ precipitation method with new plasmonic properties

We describe a simple method for the preparation of gold-decorated silica (SiO₂) nanoparticles (NPs) by the in situ precipitation method using simple BH₄⁻ ions reduction as a procedure, where BH₄⁻ ions are adsorbed onto PEI-functionalized SiO₂ NPs for stabilizing and reducing gold ions onto PEI-SiO₂ surface in water under ambient conditions. The result was 3-nm gold nanoshell NPs attached to SiO₂ core (~ 75 nm) with a surface plasmon resonance (SPR) at ~ 680 nm. SPR band is associated with Au NP aggregates that arise from strong interparticle interaction. This is an alternative to the gold-seeding methods and the use of anionic gold species for the obtention of gold-decorated SiO₂ NPs with an important red-shift in UV–Vis absorption and with potential applications in biosensors and photothermal therapy.Facultad de Ciencias ExactasInstituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicada

Mechanistic study of the nucleation and conformational changes of polyamines in presence of phosphate ions

Polyamine Phosphate Nanoparticles (PANs) have great potential for the delivery of large therapeutics, such as plasmids and/or siRNAs. The formation of PANs by complexation of Poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and phosphate ions from Phosphate Buffer (PB) was studied here, and how it is affected by the presence of phosphate ions from PB and ionic strength. From Transmission Electron Microscopy (TEM) and Dynamic Light Scattering (DLS) the critical PB concentration for PANs formation was determined. Below this critical point, Small Angle X-ray Scattering (SAXS) studies revealed that small PAH-phosphate aggregates coexist with not complexed or weakly complexed polymer chains in solution and that the presence of the phosphate ions increases the Kuhn length of the polymer chains until that only spherical aggregates are present in solution. TEM, DLS and SAXS showed the increase of PANs size with ionic strength up to 250 mM NaCl. At higher NaCl concentrations, PANs disassemble into smaller aggregates. Isothermal Titration Calorimetry (ITC) showed that PAN formation is an exothermic process and the association of phosphates below the critical PB concentration is entropically controlled.Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicada

Inter-Rater Variability in the Evaluation of Lung Ultrasound in Videos Acquired from COVID-19 Patients

12 páginas, 7 figuras, 1 tablaLung ultrasound (LUS) allows for the detection of a series of manifestations of COVID-19, such as B-lines and consolidations. The objective of this work was to study the inter-rater reliability (IRR) when detecting signs associated with COVID-19 in the LUS, as well as the performance of the test in a longitudinal or transverse orientation. Thirty-three physicians with advanced experience in LUS independently evaluated ultrasound videos previously acquired using the ULTRACOV system on 20 patients with confirmed COVID-19. For each patient, 24 videos of 3 s were acquired (using 12 positions with the probe in longitudinal and transverse orientations). The physicians had no information about the patients or other previous evaluations. The score assigned to each acquisition followed the convention applied in previous studies. A substantial IRR was found in the cases of normal LUS (κ = 0.74), with only a fair IRR for the presence of individual B-lines (κ = 0.36) and for confluent B-lines occupying 50% (κ = 0.50). No statistically significant differences between the longitudinal and transverse scans were found. The IRR for LUS of COVID-19 patients may benefit from more standardized clinical protocols.This research was partially funded by CDTI (Spanish acronym: Centre for Industrial Tech- nological Development), funding number COI-20201153. Partially supported by the Google Cloud Research Credits program with the funding number GCP19980904, by the project RTI2018-099118- A-I00 founded by MCIU/AEI/FEDER UE and by the European Commission–NextGenerationEU, through CSIC’s Global Health Platform (PTI Salud Global)

Parasitofauna survey of song thrushes (Turdus philomelos) from the eastern part of Spain

© 2020. This document is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ This document is the accepted version of a published work that appeared in final form in Parasitology International.Thrushes (Turdus spp.) are migratory passerine birds found in northern Europe during the summer months and in southern Europe and north of Africa during the winter. They constitute an important small game bird group very appreciated by Spanish hunters. Between October 2013 and February 2014, 90 adult song thrushes were collected for their exam. After necropsies, three species of helminths were macroscopically recovered from 15 birds (16.7%): Morishitium sp. (16.7%), Splendidofilaria mavis (6.7%) and Dilepis undula (7.8%). One of them showed an adult cestode in the lung. Moreover, 12 of the positive thrushes (80%) harboured microfilaria in pulmonary blood vessels and three of them (20%) were infected by Sarcocystis sp. on skeletal musculature. All parasitized birds showed lesions, ranging from mild to moderate airsacculitis, bronchitis and coelomitis associated to Morishitium sp. infection. To the authors' knowledge, this is the first description of Sarcocystis spp. in song thrushes from Spain. Our results reveal the need for further studies to evaluate the epidemiological role of song thrushes as spreaders of parasites during their annual migratio