Generowanie reaktywnych form tlenu na powierzchni nanokrystalicznych materiałów konwertujących energię "w górę" : potencjalne zastosowanie w fototerapii

Abstract

Nanocząstki konwertujące energię "w górę" są nową klasą materiałów, które mogą emitować promieniowanie z zakresu widzialnego i ultrafioletu o wzbudzeniu światłem podczerwonym. Światło z zakresu bliskiej podczerwieni charakteryzuje się dużą głębokością penetracji tkanek i jego zastosowanie mogłoby potencjalnie poszerzyć zastosowanie fototerapii, w tym terapii fotodynamicznej.W ramach tej pracy zsyntetyzowano materiały na bazie nanocząstek domieszkowanych lantanowcami, mogących konwertować światło "w górę" i pokryto je warstwą tlenku tytanu, który generuje reaktywne formy tlenu po wzbudzeniu światłem ultrafiolwtowym. Dodatkowo, powierzchnię TiO2 zmodyfikowano kompleksami rutyny - sensibilizując go na światło widzialne. Otrzymane nanocząstki lantanowców wykazały silną emisję promieniwoania z zakresu UV i Vis pod wpływem wzbudzenia długością fali 980 nm. Badania XRD, EDX i pomiary absorpcyjne potwierdziły utworzenie warstwy tlenku tytanu oraz modyfikację jego powierzchni rutyną. Generowanie wolnych rodników przez tak utworzone kompozyty zostało zbadane przy pomocy kwasu tereftalowego, który w reakcji z rodnikami OH tworzy fluoryzujący produkt.Upconverting nanoparticles (UCNPs), capable of emitting visible and ultraviolet light under NIR irradiation, are the new class materials with a great potential for application in biology and medicine. Radiation from near-infrared region, with a large tissue penetration depth and minimal photodamage, would expand the use of therapies activated with light such as photodynamic therapy. In this work, attempts to obtain UCNPs-based materials with ability to generate reactive oxygen species under NIR-irradiation, were made. Therefore, small, water-dispersible core-shell lanthanide-doped upconverting nanoparticles were synthesised via the high-temperature coprecipitation method. They exhibited strong upconversion photoluminescence in the UV and visible region at 980 nm excitation wavelength. The as prepared nanoparticles were coated with a titania layer in the reaction of TiCl4 hydrolysis and then further modified with rutin to sensitise TiO2 for visible light. The XRD and EDX analyses confirmed the formation of the titanium dioxide and the UV/Vis spectrometry showed that the rutin-modified materials absorb light for wavelengths shorter than c.a. 500 nm. The generation of hydroxyl radicals by the NIR-irradiated UCNPs@TiO2 nanocomposites was assessed using terephthalic acid as the OH radical scavenger