We have synthesized anthracene and metal@anthracene core-shell nanoparticles and propose that they be used as a nanoplatform that combines radiation and photodynamic therapies. Synthesis of anthracene nanoparticles in the presence of colloidal silver or gold reduced the hydrodynamic radius in a concentration-dependent manner and caused core-shell nanostructures to grow, as revealed by AFM and DLS. Besides reduced size, the core-shell nanoparticles presented enhanced fluorescence emission. Fluorescence enhancements were higher for Ag@anthracene nanoparticles and for wavelengths approaching the plasmon resonance peak, which suggested a plasmon-enhancement phenomenon. The size-dependent enhancement in fluorescence associated with the distance between the metal core and the surface area of the nanoparticles provided an optimal core-shell diameter of 100150 nm. We investigated singlet oxygen (1O2) generation by electron spin resonance spectroscopy (ESR) with a spin-trap and by fluorescence spectroscopy. The ESR/spin-trap results revealed that, in the presence of a porphyrin, anthracene nanoparticles and the core-shell nanoparticles acted as energy mediators for 1O2 generation under exposure to light. Fluorescence suppression experiments showed that the core-shell nanoparticles captured 1O2 at higher rates because they presented smaller size and larger surface area than anthracene nanoparticles. Together, the ESR and fluorescence results suggested that overall production of 1O2 (1O2 captured by spin-trap + 1O2 captured by surface anthracene molecules) was higher for the core-shell nanoparticles than for anthracene nanoparticles. Moreover, because of plasmon-enhanced fluorescence and larger surface area, the Ag@anthracene nanoparticles stood out as a new and more sensitive fluorescent probe for 1O2. During irradiation with X-rays, both anthracene and Ag@anthracene nanoparticles trapped 1O2; subsequently, they afforded sustained release of the trapped 1O2 for up 12 days after irradiation. This could be an interesting strategy to extend the radiation therapy treatment after the irradiation sessions. Furthermore, the presence of the metallic nanoparticle in the core of the core-shell nanostructure increased interaction with X-rays, raising the radiation dose around the nanoparticle. Therefore, metal@anthracene nanostructures may allow cancer treatment by different approaches depending on nanoparticle configuration.

Nanopartículas de antraceno e nanopartículas metálicas revestidas com antraceno (metal@antraceno) foram sintetizadas e utilizadas como uma nanoplataforma com o objetivo de combinar radioterapia e terapia fotodinâmica. A síntese de nanopartículas de antraceno na presença de prata ou ouro coloidal provocou a redução do raio hidrodinâmico de acordo com a concentração das nanopartículas metálicas indicando a formação de nanoestruturas core-shell, conforme revelado por AFM e DLS. Além do tamanho reduzido, as nanopartículas core-shell apresentaram maior emissão fluorescente. Foi identificado maior aumento para Ag@antraceno em comprimentos de onda que se aproximam do pico de ressonância plasmônica, sugerindo aumento por acoplamento plasmônico. O aumento luminescente dependente do tamanho das nanopartículas e da distância entre o núcleo de metal e a área de superfície das nanopartículas resultou em um diâmetro ideal entre 100 nm e 150 nm. Foi investigada também a geração de oxigênio singlete (1O2) por espectroscopia de ressonância de spin eletrônico (ESR) utilizando marcador de spin (spin-trap) e por espectroscopia de fluorescência. Os resultados de ESR/spin-trap revelaram que, na presença de porfirina, tanto as nanopartículas de antraceno quanto as core-shell atuaram como mediadores de energia para a geração de 1O2 sob exposição luminosa. Experimentos de supressão de fluorescência mostraram que as nanopartículas core-shell capturam 1O2 em taxas mais altas por apresentarem menores tamanhos e maiores áreas superficiais do que as nanopartículas de antraceno. Juntos, os resultados de ESR e fluorescência sugeriram que a produção global de 1O2 (1O2 capturado por spin-trap + 1O2 capturado por moléculas de antraceno na superfície) foi maior para as nanopartículas core-shell do que para as nanopartículas de antraceno. Além disso, devido ao fenômeno de aumento fluorescente por acoplamento plasmônico e à maior área superficial, as nanopartículas de Ag@Ant se destacaram como uma nova e mais sensível sonda fluorescente para 1O2. Durante a irradiação com raios-X, as nanopartículas de antraceno e Ag@Ant aprisionaram 1O2; proporcionando posteriormente a liberação sustentada do mesmo por até 12 dias após a irradiação. Esta pode ser uma estratégia interessante para estender o tratamento radioterápico após as sessões de irradiação. Além disso, a presença da nanopartícula metálica no núcleo da nanoestrutura core-shell aumentou a interação com os raios X, aumentando a dose de radiação ao redor da nanopartícula. Portanto, as nanoestruturas de metal@antraceno se destacam como potenciais candidatas no tratamento do câncer por diferentes abordagens, a depender da configuração da nanopartícula.