Modulación del tamaño de partícula de redes metal orgánicas de Terbio y Erbio para su aplicación como trazadores celulares

Abstract

En esta investigación se realizó la síntesis de dos redes metal orgánicas formadas por el ligante orgánico 1,4-bencenodicarboxilico (BDC) y los iones Tb³⁺ y Er³⁺ como centros metálicos, dichas MOFs se obtuvieron mediante la agitación a temperatura ambiente de los precursores. Adicionalmente se realizó la síntesis de Tb₂BDC₃ mediante microondas y un posterior tratamiento térmico a 400 °C; mediante el análisis de sus características estructurales se observó que hay un cambio importante en el tamaño de cristal influenciado por el método de síntesis; sin embargo, esto no influye en las bandas de emisión luminiscente de dicho material ya que presentan la misma intensidad. Posteriormente, las MOFs obtenidas mediante agitación a temperatura ambiente fueron sometidas a un tratamiento ultrasónico durante tiempos de 5, 10 y 15 min con la finalidad de reducir el tamaño de partícula. En el análisis de Tb₂BDC₃ se observó que hay una disminución en el tamaño de cristal y de partícula debido a la sonicación; además el estudio de las propiedades ópticas muestra que hay un incremento en la intensidad en los espectros de excitación y emisión. Para el caso de Er₂BDC₃ en el análisis estructural se observa la misma disminución en el tamaño de cristal al ser sometido al tratamiento ultrasónico; sin embargo, en las propiedades ópticas no se observa algún cambio en la intensidad de absorción. Adicionalmente se realizaron pruebas de estabilidad en medios: acuoso, amortiguadores de fosfato, medio de cultivo celular y medios de cultivo celular suplementado con un 10 % de suero fetal bobino, medios usados para pruebas biológicas. Con dichas pruebas se determinó que ambas MOFs son estables en dichos medios; de hecho, en el caso de la Er₂BDC₃ se observó mediante DRX que su estructura es muy parecida a la estructura reportada para Tb₂BDC₃ al estar en presencia de cada uno de los medios. Mediante ensayos de azul Alamar se determinó que ambas MOFs no alteran la proliferación de las células HaCaT, una línea celular de queratinocitos humanos obtenidos a partir de la piel humana; lo que sugiere que las MOFs pueden ser usadas en aplicaciones biológicas dada su baja citotoxicidad.

In this research, the synthesis of two metal organic frameworks obtained by the organic linker 1,4-benzenedicarboxylic (BDC) and the Tb³⁺ and Er³⁺ ions as metal centers were carried out. The MOFs were obtained by stirring the precursors at room temperature. Additionally, the synthesis of Tb₂BDC₃ was carried out by means of microwaves and a subsequent thermal treatment at 400 °C; through the analysis of its structural characteristics an important change in the crystal size was observed, influenced by the synthesis method. However, this does not influence the luminescent emission bands of MOF material since they present the same intensity. Subsequently, the MOFs obtained by stirring at room temperature were treated by an ultrasonic processing for times of 5, 10 and 15 min in order to reduce the particle size. In the analysis of Tb₂BDC₃ a decrease in crystal and particle size was observed, due to the sonication; in addition, the study of optical properties shows that there is an intensity increase in the excitation and emission spectra. For the case of Er₂BDC₃, in the structural analysis, the same decrease in crystal size is observed when subjected to ultrasonic treatment; however, in optical properties no change in absorption intensity is observed. Additionally, stability tests were carried out in media: aqueous, phosphate buffers, cell culture medium and cell culture media supplemented with 10 % bovine fetal serum, all of them used for biological assays. Results in these tests indicated that both MOFs are stable in aqueous media; in fact, in the case of Er₂BDC₃, it was observed that its structure is very similar to structure reported for Tb₂BDC₃ when it is in the presence of each of the media. By means of analyzing the Alamar blue assays, it was determined that both MOFs do not alter the proliferation of HaCaT cells, a human keratinocyte cell line obtained from human skin, which suggests that MOFs can be used in biological applications because of their low toxicity.