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Emissões multicoloridas por meio de transferência de energia bidirecional em nanopartículas caroço/casca/casa de conversão ascendente sensibilizadas por Nd3+ para aplicações em bioimagens

Processo: 17/23422-9
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 28 de novembro de 2018
Vigência (Término): 27 de novembro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
Pesquisador responsável:Sidney José Lima Ribeiro
Beneficiário:Chanchal Hazra
Supervisor no Exterior: Fiorenzo Vetrone
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
Local de pesquisa : Institut National de la Recherche Scientifique (INRS), Canadá  
Vinculado à bolsa:15/18733-0 - Nanopartículas de compostos de lantanídeos para aplicação como biosensores baseados em conversão ascendente de energia, BP.PD
Assunto(s):Elementos da série dos lantanídeos

Resumo

As nanopartículas de conversão ascendente (UCNPs) baseadas em íons Lantanídeos (Ln3+) atraíram um grandeinteresse devido à sua ampla gama de aplicações biológicas, tanto in vitro quanto in vivo. Essas UCNPs possuemvantagens proeminentes, tais como alta resolução de emissão espacial, maior profundidade de penetração emtecido com luz de excitação no infravermelho próximo (NIR), menor espalhamento de luz e baixo sinal de fundode autofluorescência. No entanto, o laser de 980 nm, geralmente aplicado para desencadear os processos deconversão ascendente sensibilizados pelo Yb3+, é fortemente absorvido pelas moléculas de água em estruturasbiológicas e pode causar graves efeitos de superaquecimento que danificam células e tecidos. Para abordar esteproblema, pesquisas recentes se concentraram na extensão do espectro de excitação de conversão ascendentepara comprimentos de onda mais curtos (especialmente, na proximidade de 808 nm), onde as moléculas de águanão absorvem significativamente. Existem poucos trabalhos científicos sobre a emissão de conversão ascendentesensibilizada por corante (NIR dyes) como uma estratégia para deslocar a excitação para um comprimento deonda mais curto sem comprometer a eficiência de excitação. Tendo em conta este conceito fundamental,desenvolvemos pela primeira vez UCNPs do tipo NaYF4:Yb3+(30)/Tm3+(0.5)@NaYF4:Yb3+(X = 0,2,5,10,20),dispersáveis em agua e sensibilizadas por corante do tipo NIR-II (i.e., IR-1061), como parte do meu projeto depós-doutorado na instituição de origem (IQ, UNESP). Conseguimos atingir cerca de 70% de melhoria na emissãode NIR-I (ou seja, emissão de 800 nm de íon Tm3+). Infelizmente, esta emissão não é adequada para aplicaçãode bioimagem sob excitação a laser 980, uma vez que a emissão das UCNPs se sobrepõe fortemente à absorçãode corante IR-1061 em água nesta região. Para abordar a questão do dano tecidual induzido por laser NIR, agoraestamos trabalhando para introduzir íons Nd3+ como absorventes de NIR e sensibilizadores nas particulas UCNPSconvencionais do tipo core/shell /shell dopadas com Yb+3 para garantir transferência de energia de formabidirecional (Nd3+ ’ Nd3+ ’ Yb3+ ’ X3+ (X = Tm3+ e Ho3+, ativador). No período de estágio de pesquisa (BEPE)de 12 meses no INRS-EMT, Canadá, estas UCNPs de tipo core/shell /shell sensibilizadas pelo Nd3+ serãoexaminadas quanto ao seu potencial em aplicações de bioimagem (in vitro e in vivo) usando a infra-estruturaideal de pesquisa disponível no grupo de pesquisa do Prof. Vetrone. Os principais objetivos do trabalho depesquisa proposto no instituto anfitrião canadense serão (i) modificação da superfície das UCNPs de core/shell /shell sensibilizadas por Nd3+ empregando métodos de revestimento com polímero, revestimento com sílica etroca de ligantes (ii) caracterização das propriedades estruturais e óticas destas nanopartículas biocompatíveisdispersáveis em água e (iii) finalmente, testar estas UCNPs modificadas para aplicações em bioimagem (in vitro ein vivo). A participação neste programa de estágio de pesquisa contribuirá decisivamente na formação do Dr.Hazra e permitirá o intercâmbio de habilidades e informações científicas com pesquisadores eminentes dediferentes áreas da física, química e biologia, iniciando assim importante colaboração científica entre os grupos deAraraquara e Quebec.