Bioimagem e terapia fotodinâmica mediados por luz no infravermelho próximo baseado em nanopartículas de conversão ascendente acopladas a partículas de luminescência persistente

Resumo

Nanopartículas de conversão ascendente (UCNPs) à base de lantanídeo (Ln3+) e partículas de luminescência persistentes (PLPs) têm propriedades ópticas únicas que as tornam atraentes para uma ampla variedade de aplicações biomédicas. Por um lado, as UCNPs se destacam por sua capacidade de converter fótons no infravermelho próximo (NIR) de baixa energia em fótons ultravioleta-visível (UV-Vis) de maior energia, o que lhes permite obter grandes vantagens sobre outros tipos de materiais e compostos luminescentes. Além da excitação das UCNPs na região NIR, eles oferecem outras propriedades ópticas interessantes, incluindo sinais de luminescência nítidos e fortes, longo tempo de vida da luminescência, emissões múltiplas e sintonizáveis em uma ampla faixa do espectro eletromagnético (UV-Vis-NIR), baixo sinal de fundo de autofluorescência e atenuação mínima por tecidos biológicos. Entretanto, as PLPs são capazes de funcionar como uma bateria óptica, armazenando energia após a excitação, geralmente na região UV-Vis e emitindo lentamente fótons de menor energia por um longo tempo após a luz de excitação estar apagada. Entre suas propriedades mais interessantes estão a intensa e longa duração da emissão após apenas alguns minutos de exposição à luz de excitação, a possibilidade de fotoexcitação em uma ampla faixa do espectro eletromagnético (raios X/UV/Vis) sem afetar tecidos (uma vez que a excitação pode ser realizada antes da injeção no paciente), separação completa dos processos de excitação e emissão, permitindo uma absorção mínima do tecido e baixa autofluorescência, tornando-os adequados para imagens de fluorescência biomédica. A combinação das características fantásticas desses dois tipos de partículas (UCNPs e PLPs) apresenta grande potencial para aplicações diagnósticas e terapêuticas (como bioimagem e terapia fotodinâmica (PDT)) onde são necessárias uma ótima relação sinal-ruído, alta resolução espacial, penetração profunda da luz de excitação no tecido e baixa sinal de autofluorescência de fundo. O principal objetivo desta proposta é o desenvolvimento de sistemas UCNPs/PLPs e avaliar sua aplicação em bioimagem e PDT para câncer, onde inicialmente o material compósito pode ser excitado externamente pela luz UV-Vis, injetada no tecido para obter imagens ou tratamento ópticos por PDT e reativado sob excitação NIR das UCNPs, que após a emissão no UV-Vis podem excitar os PLPs, obtendo bioimagem óptica ou tratamento por PDT durante vários ciclos de excitação. (AU)