Crédito:Wiley
Las nanovarillas hechas de sulfuro de bismuto matan las células tumorales con calor cuando se irradian con luz infrarroja cercana (NIR). Los científicos chinos ahora están haciendo que estas armas sean más poderosas al remodelar el estado defectuoso de la red cristalina de nanobarras agregando nanopuntos de oro. Como se informó en la revista Angewandte Chemie , esto podría ser una buena base para un tratamiento fototérmico más eficaz de los tumores.
En terapia fototérmica, se introduce un agente en un tumor y luego se irradia la región con luz NIR, una longitud de onda que penetra profundamente en el tejido sin causar daño. El agente absorbe la luz NIR y la convierte en calor. El sobrecalentamiento local mata las células tumorales mientras se protege el tejido sano. Idealmente, el agente fototérmico puede actuar simultáneamente como agente de contraste para diagnóstico por imagen, como la tomografía computarizada (TC), que se puede utilizar para localizar el tumor.
Nanomateriales hechos de sulfuro de bismuto semiconductor (Bi 2 S 3 ) son adecuados para este trabajo. Los investigadores que trabajan con Haiyuan Zhang en la Academia China de Ciencias (Changchun, Jilin, China) ahora han podido aclarar los mecanismos que subyacen a las propiedades fototérmicas de estos materiales. Sobre la base de este conocimiento, han podido mejorar el rendimiento fototérmico de las nanovarillas de sulfuro de bismuto añadiendo nanopuntos de oro a su superficie.
En lenguaje sencillo, funciona así:en semiconductores, la luz puede excitar electrones cargados negativamente hasta tal punto que saltan a un nivel de energía más alto llamado banda de conducción. Esto deja atrás "agujeros" cargados positivamente. La recombinación de electrones y huecos libera energía, que se transfiere a la red cristalina, haciendo que vibre. Esta energía vibratoria se libera al medio ambiente en forma de calor. Ciertos defectos, conocidos como defectos de nivel profundo, en la red cristalina promueven este tipo de recombinación de huecos de electrones.
En Bi 2 S 3 nanomateriales, que se sintetizan en un exceso de Bi y una escasez de S, la red tendrá ubicaciones en las que faltan átomos de azufre o lugares en los que un Bi reemplaza a una S. Ambos pueden actuar como defectos profundos. Aumentar el número de defectos profundos o una mayor introducción de electrones a estos defectos profundos podría aumentar la eficacia fototérmica de Bi 2 S 3 nanomateriales. Aquí es donde juegan un papel los átomos de oro. Los átomos de oro se unen a los átomos de azufre y los mantienen fuera de sus posiciones reticulares. Esto da como resultado más defectos. Además, los puntos de contacto entre el Bi 2 S 3 y el oro proporcionan a los electrones excitados un nivel de energía que les permite volver más fácilmente al nivel de energía donde hay errores de sustitución, permitiendo que los electrones caigan más fácilmente en la "trampa" del defecto profundo.
Las nanovarillas son muy visibles como agentes de contraste en las tomografías computarizadas de tumores en ratones, porque se agregan preferentemente en las células tumorales. La inhibición del crecimiento tumoral con la versión dorada de las nanovarillas bajo irradiación con NIR aumentó significativamente con respecto a las nanovarillas sin oro. Después de catorce días de tratamiento de los ratones, algunos de los tumores habían desaparecido por completo. No se observaron efectos secundarios tóxicos ni daños en el tejido circundante.
