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LOS PUNTOS CUÁNTICOS DEL GRAFENO, Propiedades, Funcionalización con…
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
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.
GQD en la terapia del cáncer
Los GQD tienen un papel inevitable en
terapia del cáncer, y prometen un horizonte para los investigadores de oncología.
Radioterapia .
Terapia fotodinámica
Fototermica terapia
GQD como solución para la resistencia a múltiples fármacos
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.
GQD en trastornos neurodegenerativos
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.
GQD en hepatitis y cicatrización de heridas
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.
GQD como agente antidiabético
Los GQD fluorados contienen componentes altamente electronegativos átomos de flúor.
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.
Debido a este problema, se ha tomado mayor relevancia a los sensores basados en
GDQs
ya que
son biocompatibles y menos tóxicos.
Sensores de Fotoluminiscencia
Los
GQD
sintetizados, exhiben fluorescencia
de distintos colores, las p
ropiedades 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 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
Los GDQ funcionalizados con lactama-etilendiamina tiene una fluorescencia rojo-naranja
Se utilizan como sensores de Fe3+
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
Este método se utiliza en la detección de glucosa por GQDs
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 GDQ funcionalizados pueden detectar la presencia de ATP resultando la mejora de fluorescencia
Los GDQ dopados con Boro se pueden emplear para la detección de glucosa sensible
También nos ayuda en la detección de Al 3+
El complejo BGQDs-glucosa inhibe la rotación tramolecular y aumenta la intensidad de fluorescencia
Las GDQ también pueden formar estructuras 3D mediante el auto ensamblaje y formar pequeños agregados de agua
El mecanismo de GQD se puede expresar explicar en tres sencillos pasos
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
Este mecanismo es utilizado para formar una amplia variedad de biosensores
Sensores Electroquímicos
Las propiedades de aceptación y donación de electrones (conductividad) de GQDs se emplea para el desarrollo del electrodo GQDs
La respuesta bacteriana a varios antibióticos, se utilizo la membrana de aluminio porosa y la GDQ funcionalizado con la amina.
La transferencia de átomos se realiza de manera mas rápida en modelos GQD que en otros electrones.
GQD nacionalizados están vinculados covalentemente con troponina anti-cardíaca
Con esto se puede diagnosticar el infarto miocardio
Una aplicación importante de los GQD como sensor electroquímico es la detección del ADN del virus de la hepatitis B
Sensores de electro quimioluminiscencia
La electro quimioluminiscencia es una combinación de quimioluminiscencia
y electroquímica.
Los GQD se utilizan como sensor de encendido y apagado de interruptor fluorescente.
Los sensores son los más utilizados y tienen un mecanismo de detección sencillo
La extinción y la mejora de la fluorescencia se pueden detectar fácilmente en presencia de un analito
Se puede detectar una variedad de moléculas biológicas usando GQDs basados en sensores.
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.
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.
Los GQD son los últimos entre ellos y ahora se informan para ambos en invitro.
Los GQD fluorescentes se internalizan fácilmente
en las células tumorales y facilita la obtención de imágenes biológicas.
Como por ejemplo el GQD dopada con boro
Con estos métodos podemos observar distintas imágenes de células
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
La funcionalización superficial de los GQD tiene el efecto de reducir su toxicidad
Los grupos funcionales que la componen son
Amina
Hidroxilo
Tiol
Etilendianima
Heteroátomos
Los GQD codopados con azufre y nitrógeno exhiben diferentes colores luminiscencia cuando se excita a diferentes longitudes de onda.
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GQD con fluorescencia verde preparada con el método solvotermal también son empleados para las aplicaciones de bio imagen
Imágenes de Células Especificas
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.
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
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La bio imagen de células específicas puede ser
logrado mediante la unión de una molécula de direccionamiento a las GQD.
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
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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.
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
Funcionalización
Modificación de la superficie de GQD
Altera su óptica
Propiedades eléctricas
Heteroátomos como N, S, F, Cl y B
Se utiliza para el dopaje
Transferencia de carga entre el funcional grupo y 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
GQD fluorados
A partir de grafito fluorado y propiedades optoeléctricas
Tamaño ajustable y la distribución de carga se puede sintetizar
A partir de fibras de carbono fluorado mediante escisión ultrasónica
propiedades fotoeléctricas
Es posible la fabricación de detectores UV
GQD dopados con N
Se producen al irradiarlos con ammonia
Arruga los grupos funcionales que contienen oxígeno
El producto tiene excelente
rendimiento cuántico de fluorescencia (75,2%) y fluorescencia azul nitrógeno
También se sintetizan a partir de nanopartículas de carbono de paredes múltiples dopadas con N tubos (MWCNT).
Útiles en:
Electrodomésticos basados en Pt.
Trocatalizador para aplicaciones de pilas de combustible
GQD dopados con B
Se pueden preparar mediante tratamiento hidrotermal de glucosa en presencia de ácido bórico
Pposee un alto nivel de actividad catalítica que las GQD sin dopar
Se utilizan para la detección de glucosa
Propiedades paramagnética, adecuados como contraste.
GQD dopados con cloro
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
GQD co-dopados con nitrógeno, flúor y azufre
Son preparado por irradiación asistida por microondas de MWCNT en una batería iónica quid
El líquido iónico aumenta la eficacia del dopaje de los átomos.
GQD carboxilados
Rendimiento cuántico
Se puede producir mediante el método solvotermal.
GQD preparados muestran colores azul, verde, rojo, índigo y amarillo
fluorescencia
Mayor solubilidad
en el agua
Son no tóxico, no causó ninguna inflamación o interacciones con internos no tóxico, no causó ninguna inflamación o interacciones con internos
Síntesis
Rutas sintéticas disponibles para
GQD
Diferentes fuentes y métodos se representan en:
Métodos de arriba hacia abajo
Corte hidrotermal
Biocompatibilidad y toxicidad de las GQD
Cualquier material para la aplicación biológica debe ser compatible con el cuerpo, por el contrario, puede afectar el cuerpo normal.
El material de
el interés debe ser no tóxico
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
Los GQD son buenos candidatos para aplicaciones biomédicas
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
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
Propiedades
Resistencia al pH debido a un átomo de flúor
Proporciona luminiscencia estable independiente del pH tanto en ácido como en alcalino medio
Fuerte paramagnetismo
Muestra propiedades de resonancia magnética
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.
de manera
Los GQD son nanomateriales fluorescentes de dimensión cero basados en carbono
con una celosía de grafeno en el interior.
Escisión oxidativa
Exfoliación electroquímica
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.
GQDs,
en inglés
Graphene Quantum Dots
Los puntos cuánticos (QD) son material de interés en nanotecnología y
fueron descubiertos en la década de 1980 por Alexie Ekimov.
Una clase fascinante de nanocarbonos descubierta recientemente que comprenden nanopartículas cuasi-esféricas discretas con tamaños inferiores a 10 nm.
Método de arriba hacia abajo
Método de abajo hacia arriba.
Apertura de jaula de fullereno catalizado
Métodos ascendentes
Corte solvotermal
Método asistido por microondas
Pirólisis / carbonización de precursores
constituyen
Tipos
se puede preparar a partir de materiales como grafeno, óxido de grafeno,
polvo de grafito, carbón,
Bajo altas condiciones de temperatura y presion
Utilizamos disolventes orgánicos
Este método es rápido y proporciona
alto rendimiento de producto.
Es un método común y simple para GQD
, pero el rendimiento cuántico es muy bajo
Se preparan a partir de fullereno mediante oxidación