Nanossonda Gd2O3:Yb/Er@Gelatina-MTX: síntese, caracterização, citotoxicidade e potencial teranóstico

Abstract

O presente estudo teve como objetivo desenvolver uma nanossonda teranóstica para aplicação no câncer colorretal (CCR). Esta nanossonda é composta por nanopartículas (NPs) upconversion revestidas com gelatina e conjugadas ao metotrexato (MTX). Inicialmente, foi sintetizado o óxido de gadolínio dopado com itérbio e érbio (Gd2O3:Yb/Er) por meio da técnica de precipitação homogênea. As partículas Gd2O3:Yb/Er foram recobertas com gelatina (Gd2O3:Yb/Er@Gelatina) por meio do método de dessolvatação. Foram conduzidas quatro sínteses com diferentes concentrações de gelatina com e sem a utilização do glutaraldeído (GA), como agente reticulante. Em seguida, o MTX foi conjugado às NPs por meio do emprego do agente de acoplamento TBTU. A caracterização da nanossonda englobou análises estruturais, relaxométricas, luminescentes e de citotoxicidade. Os resultados indicam a reticulação com GA diminui o tamanho das NPs, sugerindo uma maior compactação das cadeias de gelatina. Observou-se que o revestimento com a gelatina aumenta a concentração de moléculas de água próximas às NPs, por meio de interações de ligação de hidrogênio, além de modular o tempo de difusão das mesmas nas proximidades do centro paramagnético influenciando na diminuição do tempo de relaxação dos prótons. Por outro lado, a reticulação com o GA restringe a mobilidade das moléculas de água, porém todos os valores da relaxividade se mostraram maiores do que agente de contrastes comerciais. Na caracterização luminescente, observou-se que embora o perfil espectral da emissão upconversion entre íons Yb3+ e Er3+ não tenha alterado em relação ao óxido, a razão entre as intensidades de emissão (IR/IG) diminuiu com o revestimento e conjugação do MTX. Foi observado também que as NPs Gd2O3:Yb/Er e Gd2O3:Yb/Er@Gelatina não tiveram efeito citotóxico em células saudáveis, apresentando viabilidade celular acima de 90%. Entre as nanossondas sintetizadas, o composto Gd2O3:Yb/Er@Gelatina2_GA-MTX1, foi a que apresentou o melhor resultado de carga de fármaco (DLC%), com valor de 6,66 %. A nanossonda desenvolvida demonstra propriedades luminescentes e relaxométricas, o que a torna uma ferramenta promissora para bioimagem e teranóstica do CCR.