LOS PUNTOS CUÁNTICOS DEL GRAFENO
APLICACIONES
GQD como Fármaco
Los GQD se utilizan en
Aplicaciones médicas,Actúa como un buen agente terapéutico en algunas enfermedades
Actividad antimicrobiana de las GQD
GQD en la terapia del cáncer
GQD como solución para la resistencia a múltiples fármacos
GQD en trastornos neurodegenerativos
GQD en hepatitis y cicatrización de heridas
GQD como agente antidiabético
Conclusión y perspectivas futuras
Los nanomateriales basados en el carbono han sido privilegiados como portadores de fármacos.
Los GQD ha demostrado tener también potencial como fármaco y también se están estudiando a fondo sus aplicaciones de biodetección y bioimagen.
GQD como agente Biosensor
Sensores semiconductores convencionales como Cds y CdSe han perdido relevancia debido a su alto contenido de metales pesados y su riesgo para la salud.
La gran superficie y los grupos funcionales de la superficie de los GQD facilitan la conjugación de muchos fármacos
Estudios recientes revelaron que las GQD tienen muchas actividades terapéuticas, es un agente antimicrobiano. Anti-Alzheimer, Anti-Parkinson y también se informa actividad antidiabética.
Los GQD se pueden utilizar como nanoportadores para la administración de fármacos dirigida. La permeabilidad de GQD se puede utilizar para la administración de fármacos dirigida al cerebro
La fluorescencia de las GQD puede usarse para imágenes de células cancerosas y también para rastrear la administración de medicamentos a las células y tejidos
La excelente fotoluminiscencia de los GQD los hace superiores a
otros nanoportadores convencionales.
Las GQD proporcionan una
un montón de aplicaciones en el campo biomédico, el dúo fármaco-GQD sería la estrategia de próxima generación para muchos tratamientos terapéuticos no resueltos
GQD como Nanoportador
La Nanomedicina es la aplicación de la nanotecnología en el ámbito médico.
Diferentes nanoportadores como:
conjugados poliméricos, nanopartículas poliméricas, vehículos a base de lípidos,
dendrímeros, nanotubos de carbono, nanopartículas de oro, nanogeles, magnéticos
nanopartículas, nanobarras, etc.se han utilizado como portadores de fármacos
y gen.
Debido a este problema, se ha tomado mayor relevancia a los sensores basados en GDQs ya que son biocompatibles y menos tóxicos.
Los GQD tienen la capacidad de ular estos genes transportadores interactuando con sus regiones ricas en c y por lo tanto prometen una solución eficaz para la resistencia a múltiples fármacos.
Los GQD tienen un papel inevitable en
terapia del cáncer, y prometen un horizonte para los investigadores de oncología.
Sensores de Fotoluminiscencia
Radioterapia .
Terapia fotodinámica
Fototermica terapia
la asociación de GQD en el superficie de la célula bacteriana e interrumpe la envoltura de la célula bacteriana y por lo tanto
proporcionando un efecto antibacteriano.
Desde grandes GQD se eliminan a través del hígado, se administra una inyección intravenosa de grandes GQD
eficaz contra la hepatitis fulminante inmunomediada.
Los GQD autoensamblados no son tóxicos y tienen papel importante en la cicatrización de heridas. Facilitan el cierre rápido de heridas y
Pueden entrar fácilmente en el núcleo celular e inducir la proliferación celular.
Los GQD fluorados contienen componentes altamente electronegativos átomos de flúor.
las GQD pueden prevenir la agregación de péptidos β amiloides y pueden proteger de la citotoxicidad de péptidos
mareas. Esta actividad de las GQD es una promesa para el tratamiento del Alzheimer.
Los GQD sintetizados, exhiben fluorescencia
de distintos colores, las propiedades de la fluorescencia son utilizadas para biosensar mecanismos de señal de apagado o señal de encendido.
Se utiliza el GQD en presencia del Azufre para la detección de iones Fe+
Los GDQ funcionalizados con lactama-etilendiamina tiene una fluorescencia rojo-naranja
El PBS en presencia de glucosa, se unirá de manera covalente para formar el nuevo complejo PBS-glucosa y producir fluorescencia
Una señal activada, produce una intensidad de fluorescencia de las GDQ se incrementa en presencia de analito
La GQD funcionalizada con PBS esta diseñada para la detección, también conduce a la fluorescencia.
El oxido de grafeno y el oxido de grafeno reducido también presentan una excelente fluorescencia
La fluorescencia se desarrolla cuando los fotones de GQD emiten un estado de excitado hasta el estado fundamental de baja energía.
Algunos productos químicos pueden disminuir la esencia de la fluoración.
La detección de señal de apagado por GQDs es la extinción de fluorescencia en presencia de analito con esto podemos detectar agua y glucosa.
Los iones Fe 3+ en el suero humano tienen un papel importante en transporte de oxígeno, síntesis de ADN y ARN y es el marcador de algunas enfermedades, como anemia, artritis, diabetes, etc.
Este método puede ser designado como marcadores de anemia y cáncer
Se utilizan como sensores de Fe3+
Este método se utiliza en la detección de glucosa por GQDs
Los GDQ funcionalizados pueden detectar la presencia de ATP resultando la mejora de fluorescencia
Funcionalización
Modificación de la superficie de GQD
Los GDQ dopados con Boro se pueden emplear para la detección de glucosa sensible
El complejo BGQDs-glucosa inhibe la rotación tramolecular y aumenta la intensidad de fluorescencia
También nos ayuda en la detección de Al 3+
Las GDQ también pueden formar estructuras 3D mediante el auto ensamblaje y formar pequeños agregados de agua
Altera su óptica
Propiedades eléctricas
Heteroátomos como N, S, F, Cl y B
El mecanismo de GQD se puede expresar explicar en tres sencillos pasos
Se utiliza para el dopaje
Transferencia de carga entre el funcional grupo y GQD
2) Las piezas mas pequeñas de GQD se auto ensamblan para formar el oxido de grafeno
3)En el paso final, GQD ensamblados en 3D
sufrir precipitaciones
1) Protonación de GDQ o DESPROTONACION DE GDQ en diferentes pH que conducen al ensamblaje de GQDs-agua-GQD
Conduce a un cambio en su fotoluminiscencia.
Funcionalización de GQD
Altera la brecha de energía y el momento dipolar total y así, se modifican sus propiedades
GQD con estructura de sillón hexagonal
Muestran un alto
momento bipolar
Bandgap
Se puede controlar ajustando el tamaño, la forma, morfología del borde y número de capas.
Grupo funcional que contiene oxígeno (–OH, –CHO, –COCH 3 y –COOH)
Modifican ópticas y
propiedades electricas.
La funcionalización con diferentes
grupos no afecta su biocompatibilidad.
Dopaje heteroatómico
Este mecanismo es utilizado para formar una amplia variedad de biosensores
GQDs, en inglés Graphene Quantum Dots
GQD fluorados
A partir de grafito fluorado y propiedades optoeléctricas
Propiedades
Los puntos cuánticos (QD) son material de interés en nanotecnología y
fueron descubiertos en la década de 1980 por Alexie Ekimov.
constituyen
Resistencia al pH debido a un átomo de flúor
Sensores Electroquímicos
Proporciona luminiscencia estable independiente del pH tanto en ácido como en alcalino medio
Fuerte paramagnetismo
Muestra propiedades de resonancia magnética
Las propiedades de aceptación y donación de electrones (conductividad) de GQDs se emplea para el desarrollo del electrodo GQDs
Una clase fascinante de nanocarbonos descubierta recientemente que comprenden nanopartículas cuasi-esféricas discretas con tamaños inferiores a 10 nm.
La respuesta bacteriana a varios antibióticos, se utilizo la membrana de aluminio porosa y la GDQ funcionalizado con la amina.
Tamaño ajustable y la distribución de carga se puede sintetizar
de manera
La transferencia de átomos se realiza de manera mas rápida en modelos GQD que en otros electrones.
A partir de fibras de carbono fluorado mediante escisión ultrasónica
propiedades fotoeléctricas
Es posible la fabricación de detectores UV
GQD dopados con N
Los GQD son nanomateriales fluorescentes de dimensión cero basados en carbono
con una celosía de grafeno en el interior.
Se producen al irradiarlos con ammonia
GQD nacionalizados están vinculados covalentemente con troponina anti-cardíaca
Arruga los grupos funcionales que contienen oxígeno
Con esto se puede diagnosticar el infarto miocardio
El producto tiene excelente
rendimiento cuántico de fluorescencia (75,2%) y fluorescencia azul nitrógeno
Una aplicación importante de los GQD como sensor electroquímico es la detección del ADN del virus de la hepatitis B
Sensores de electro quimioluminiscencia
También se sintetizan a partir de nanopartículas de carbono de paredes múltiples dopadas con N tubos (MWCNT).
Útiles en:
Síntesis
Rutas sintéticas disponibles para GQD
La electro quimioluminiscencia es una combinación de quimioluminiscencia
y electroquímica.
Los GQD se utilizan como sensor de encendido y apagado de interruptor fluorescente.
Electrodomésticos basados en Pt.
Trocatalizador para aplicaciones de pilas de combustible
Método de arriba hacia abajo
Los sensores son los más utilizados y tienen un mecanismo de detección sencillo
GQD dopados con B
Se pueden preparar mediante tratamiento hidrotermal de glucosa en presencia de ácido bórico
Tipos
La extinción y la mejora de la fluorescencia se pueden detectar fácilmente en presencia de un analito
Pposee un alto nivel de actividad catalítica que las GQD sin dopar
Método de abajo hacia arriba.
Se utilizan para la detección de glucosa
Se puede detectar una variedad de moléculas biológicas usando GQDs basados en sensores.
Propiedades paramagnética, adecuados como contraste.
Diferentes fuentes y métodos se representan en:
GQD dopados con cloro
GQD Como agente bio imagen
Los tintes orgánicos fluorescentes y los puntos cuánticos semiconductores se usaban anteriormente, pero su blanqueamiento y toxicidad por metales pesados limitaron su aplicacion.
Métodos de arriba hacia abajo
Apertura de jaula de fullereno catalizado
Métodos ascendentes
Se preparan fibras de carbono tratadas con ácido clorhídrico foliar.
GQD dopados con azufre
Se pueden preparar mediante la combustión simultánea de aceite de parafina y disulfuro de carbono.
Alto rendimiento en dispositivos optoelectrónicos
Los GQD son los últimos entre ellos y ahora se informan para ambos en invitro.
Corte solvotermal
Método asistido por microondas
Escisión oxidativa
Exfoliación electroquímica
Los GQD fluorescentes se internalizan fácilmente
en las células tumorales y facilita la obtención de imágenes biológicas.
Corte hidrotermal
Como por ejemplo el GQD dopada con boro
Con estos métodos podemos observar distintas imágenes de células
GQD co-dopados con nitrógeno, flúor y azufre
Son preparado por irradiación asistida por microondas de MWCNT en una batería iónica quid
GQD con fluorescencia verde preparada con el método solvotermal también son empleados para las aplicaciones de bio imagen
El líquido iónico aumenta la eficacia del dopaje de los átomos.
Funcionalización con polímeros / moléculas orgánicas
Aminas primarias son
dopado con éxito en los bordes de GQD
La modificación de fotoluminiscencia es atribuido a la presencia de una interbanda adicional dentro de la energía
brecha debido a grupos amina.
Pirólisis / carbonización de precursores
GQD carboxilados
Bio imagen de las células MC3T3
células de osteosarcoma MG-63
células MCF-7 de cáncer de mama humano.
Otra linea de célula cancerosa T47D
se puede preparar a partir de materiales como grafeno, óxido de grafeno,
polvo de grafito, carbón,
La funcionalización superficial de los GQD tiene el efecto de reducir su toxicidad
Bajo altas condiciones de temperatura y presion
Rendimiento cuántico
Utilizamos disolventes orgánicos
Se puede producir mediante el método solvotermal.
Este método es rápido y proporciona
alto rendimiento de producto.
GQD preparados muestran colores azul, verde, rojo, índigo y amarillo
fluorescencia
Los grupos funcionales que la componen son
Mayor solubilidad
en el agua
Amina
Hidroxilo
Son no tóxico, no causó ninguna inflamación o interacciones con internos no tóxico, no causó ninguna inflamación o interacciones con internos
Tiol
Principio de escisión oxidativa
ruptura de carbono-carbono.
enlace presente en precursores como el grafeno, óxido de grafeno o
nanotubos de carbono por tratamiento ácido.
Etilendianima
Heteroátomos
Los GQD codopados con azufre y nitrógeno exhiben diferentes colores luminiscencia cuando se excita a diferentes longitudes de onda.
Biocompatibilidad y toxicidad de las GQD
Se observan células A549 vivas
Es un método común y simple para GQD
, pero el rendimiento cuántico es muy bajo
Cualquier material para la aplicación biológica debe ser compatible con el cuerpo, por el contrario, puede afectar el cuerpo normal.
Se preparan a partir de fullereno mediante oxidación
El material de
el interés debe ser no tóxico
GQD se estudian en diferentes células, tejidos y organismos.
GQD dopadas con N
No son tóxicos y no son tóxicos son seguros para las crías
En la administración intravenosa son En la administración intravenosa son heces
La propiedad fluorescente y el efecto fotodinámico son utilizado
La obtención de imágenes simultáneas de
La terapia fototérmica del cáncer
Excreción renal de las GQD
Poseen menos toxicidad, excreta levemente en la orina
Algunas no pueden atravesar los riñones y
no se excretan a través de la orina, pero se distribuyen en hígado y bazo
Imágenes de Células Especificas
El tamaño de las GQD les permite cruzar la barrera hematoencefálica.
Puede ser utilizado como portador de medicamentos para enfermedades que afectan el cerebro y la columna cordón y una mayor permeabilidad BBB
Aquí, el ácido fólico puede apuntar a las GQD en las células cancerosas sobre expresadas
con receptores de folato
Un agente contra el cáncer se puede incorporar aun sistema brindado para la liberación de fármacos mediante imagen.
La bio imagen de células específicas puede ser
logrado mediante la unión de una molécula de direccionamiento a las GQD.
Los GQD son buenos candidatos para aplicaciones biomédicas
Se utiliza el acido hialuronico para atacar las celulas cancerosas sobreexpresadas con el acido hialuronico receptor
Los receptores de insulina en los adipocitos 3T3-L1 pueden ser rastreados por y la albúmina de suero bovino (BSA).
Imágenes in Vitro
Los GQD se pueden emplear para la obtención de imágenes in vitro debido a su fluorescencia.
La bio imagen in vivo es muy útil para el examen de células y tejidos y la fluorescencia brillante de las GQD permiten una buena imágenes
La bio imagen in vitro con GQD tiene una aplicación tremenda en estudios de líneas celulares in vitro
El cuerpo humano como orina, semen, etc. se puede analizar con GQD que proporciona resultados más precisos que el examen microscópico.
Otras Aplicaciones
La concentración de varios metales pesados como plomo, mercurio, el estaño, etc. Causa problemas de salud por intoxicación
Aquí los GQD se emplean como resonancia
sonda de dispersión de luz.
El Mercurio produce intoxicación en el tracto respiratorio y gastrointestinal
La intensidad de fluorescencia de las GQD disminuye (apaga) en presencia de mercurio y se restaura con gutación
Los GQD se pueden emplear como reactivo colorimétrico para el análisis de hipoclorito
Ingrediente principal del blanqueador
Los conductos de hipoclorito como clorito, clorato y trihalometano son cancerígenos y su mayor concentración conduce a graves problemas de salud.
La concentración de hipoclorito en el cuerpo se puede analizar mediante Inyección de flujo colorimétrico en el que se utilizan GQD como colorimétrico reactivo
Las GQD se utilizan ahora como un nuevo sustrato para la inmovilización de enzimas.
El grafeno en los GQD proporciona una alta conductividad, aparte de poseer un costo bajo
La inteligencia artificial y la robótica hicieron un gran cambio en biomedicina y áreas técnicas.