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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.59.2023.tde-23102023-093416
Document
Author
Full name
Natasha Policei Marques
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2023
Supervisor
Committee
Guidelli, Éder José (President)
Silva, Carlos Jacinto da
Teixeira, Verônica de Carvalho
Title in Portuguese
Nanopartículas cintiladoras para o tratamento simultâneo com radioterapia e terapia fotodinâmica
Keywords in Portuguese
Fluoreto de estrôncio dopado com Európio
Lantanídeos
Nanodispositivos
Radioluminescência
X-PDT
Abstract in Portuguese
Nanopartículas (NPs) baseadas em lantanídeos têm despertado considerável interesse em pesquisas devido à sua capacidade de combinar as propriedades de diversos materiais, a fim de atender necessidades específicas em uma ampla gama de aplicações. O processo de dopagem das partículas através de diferentes lantanídeos permite o ajuste da emissão luminescente. Como resultado, é possível desenvolver NP com propriedades ópticas apropriadas para cada aplicação em particular. Uma das aplicações possíveis para essas nanopartículas é através de novas técnicas de tratamento de câncer, como a combinação da Terapia Fotodinâmica (PDT) e a Radioterapia (RT), a chamada X-PDT. Na X-PDT, as NPs atuam como transdutoras de energia, sendo excitadas pela radiação ionizante (raios X) e emitindo radioluminescência (RL) que, por sua vez, ativa o material fotossensibilizador. Considerando que a maioria dos fotossensibilizadores absorve luz na região do espectro azul, é notável que poucos nanocintiladores de alta eficiência emitem nessa mesma região espectral. Dessa forma, fica evidente a necessidade do desenvolvimento de NPs cintiladoras com emissão de luz na região do azul. Neste trabalho, nanopartículas de fluoreto de estrôncio dopadas com Európio (SrF2:Eu) foram sintetizadas pelo método de coprecipitação. As propriedades radioluminescente (RL) e morfológicas foram exploradas. As NPs SrF2:Eu apresentaram morfologia cúbica e emissão RL com uma banda larga entre o violeta e o azul, centralizada na região de interesse, em aproximadamente 416 nm. Aplicações em X-PDT também foram exploradas. As nanopartículas foram conjugadas a porfirina TMPyP em uma estrutura core-shell obtida por LbL (SrF@PAA/TMPyP), resultando na produção de 1O2 sob irradiação de raios X, com máximo de 1O2 para NPs com 6 camadas de TMPyP. A toxicidade do conjugado SrF@PAA/TMPyP também foi avaliado em bactérias E. coli. Rosetta. O conjugado irradiado com raios X foi o que apresentou maior dano as bactérias. Portanto, SrF2:Eu produzido neste trabalho apresenta propriedades potenciais para aplicações em tratamentos tumorais unindo RT e PDT.
Title in English
Scintillating nanoparticles for simultaneous treatment with radiotherapy and photodynamic therapy
Keywords in English
Europium-doped strontium fluoride
Lanthanides
Nanodevices
Radioluminescence
X-PDT
Abstract in English
Nanoparticles (NPs) based on lanthanides have attracted considerable interest in research due to their ability to combine the properties of various materials to meet specific needs in a wide range of applications. The doping process of particles through different lanthanides allows for adjustment of luminescent emission. As a result, it is possible to develop NPs with optical properties suitable for each particular application. One possible application for these nanoparticles is through new cancer treatment techniques, such as the combination of Photodynamic Therapy (PDT) and Radiation Therapy (RT), the so-called X-PDT. In X-PDT, the NPs act as energy transducers, being excited by ionizing radiation (X-rays) and emitting radioluminescence (RL), which in turn activates the photosensitizer material. Considering that most photosensitizers absorb light in the blue spectrum region, it is noteworthy that few highefficiency nanoscintillators emit in the same spectral region. Thus, the need for the development of scintillating NPs with light emission in the blue region is evident. In this work, europiumdoped strontium fluoride nanoparticles (SrF2:Eu) were synthesized by coprecipitation method. Radioluminescent (RL) and morphological properties were explored. The SrF2:Eu NPs presented a cubic morphology and RL emission with a broad band between violet and blue, centered in the region of interest, at approximately 416 nm. X-PDT applications were also explored. The nanoparticles were conjugated with TMPyP porphyrin in a core-shell structure obtained by LbL (SrF@PAA/TMPyP) and resulted in the production of 1O2 under X-ray irradiation, with a maximum of 1O2 for NPs with 6 layers of TMPyP. The toxicity of the SrF@PAA/TMPyP conjugate was also evaluated in E. coli. Rosetta bacteria. The X-ray irradiated SrF@PAA/TMPyP NPs provided reduced bacterial growth compared to the controls. Therefore, the SrF2:Eu produced in this work presents potential properties for applications in tumor treatments combining RT and PDT.
 
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Publishing Date
2023-12-19
 
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