Nanopartículas de oro como interruptor de fluorescencia para Carbon Dots sintetizados a partir de biochar

Abstract

RESUMEN: Los Carbon Dots (CDots) son materiales nanométricos con características como estabilidad fotoquímica y fisicoquímica, facilidad de modificación de su superficie y fluorescencia, que los hace una opción deseable para ser usados en el diseño de biosensores (Farshbaf et al., 2018). Sin embargo, para brindarles la especificidad a estas nanopartículas de presentar cambios en su fluorescencia únicamente por el analito de interés, es necesario ponerlo a interactuar con otro material que tenga propiedades de atenuación de dicha fluorescencia (Zu et al., 2017). Las nanopartículas de oro (AuNPs) han sido utilizadas previamente con éxito como atenuadores de fluorescencia de CDots en el diseño de biosensores (Xu et al., 2018; Yupeng et al., 2014). Sin embargo, debido a que las características de estos 2 nanomateriales varían según su fuente y método de síntesis, no se puede asegurar que, con el uso de CDots y AuNPs diferentes a los reportados, esta interacción funcione (Qin et al., 2019). Por tal motivo, este trabajo se basó en la evaluación de la extinción de fluorescencia producto de la interacción de CDots provenientes de Elaeis guineensis con AuNPs. Para ello, se sintetizaron y caracterizaron AuNPs a partir del método de reducción química, utilizando tomate de árbol como agente reductor y estabilizante de la reacción. Para su producción y posterior uso como moduladores de fluorescencia de CDots, se modificaron variables en el proceso de síntesis como la concentración del extracto y la temperatura. Esto permitió obtener AuNPs con un pico de absorbancia a 533 nm, potencial ζ de -10.61 ± 0.67 mV y diámetro hidrodinámico por volumen máximo entre 100-200 nm dado por evaluación DLS. Estos nanomateriales fueron comparados con los obtenidos a través del método Turkevich tradicional, que utiliza el citrato de sodio como agente reductor y estabilizante. De esto, se concluyó que el método Turkevich permite obtener AuNPs con las mejores características para atenuar la fluorescencia de los CDots, de acuerdo con las AuNPs utilizadas en la actualidad como extintores de fluorescencia. Finalmente, partiendo de la metodología de síntesis de AuNPs seleccionada se evaluó su interacción con CDots conjugados con Anti-BSA, modificando variables de pH de la solución de las AuNPs y relación v/v de la reacción. Así, se obtuvo que para un pH de la solución de AuNPs de 6.67 y una relación v/v de AuNPs:CDots (con la solución de CDots a 500 ppm) hay una extinción de fluorescencia del 27.3 %. Concluyendo así, que las AuNPs si funcionan como extintores de fluorescencia para CDots provenientes de Elaeis guineensis.

ABSTRACT: Carbon Dots (CDots) are nanometric sized materials with characteristics like photochemical and physicochemical stability, surface modification capability and fluorescence, that makes them a desirable option in the design of biosensors (Farshbaf et al., 2018). However, it is necessary to use in the probe another material that has fluorescence quenching properties in order to bring those material the specificity needed to show changes in the fluorescence intensity only associated to the detection of the desired molecule. Gold nanoparticles (AuNPs) have been previously used as CDots fluorescence quenchers in the design of biosensors (Xu et al., 2018; Yupeng et al., 2014). However, the characteristics of both nanomaterials vary according to its source and synthesis method. Because of that, there is no certainty regarding the effectiveness of CDots fluorescence quenching when CDots and AuNPs used, are different from the ones previously reported. (Qin et al., 2019). Therefore, this project evaluated the fluorescence extinction caused by the interaction of CDots synthetized from Elaeis Guineensis with AuNPs. Looking for that, AuNPs using chemical reduction where synthetized. Characteristics of this particles where evaluated when using tamarillo as the reducing and stabilizing agent and its modulation was analyzed when there a change in reaction temperature and extract concentration variables. As a result, AuNPs with absorbance peak in 533 nm, ζ potential of -10.61 ±0.67 mV and hydrodynamic diameter peak between 100-200 nm, from DLS evaluation, where obtained. Those nanomaterials where compared with the ones synthetized using Turkevich method, which used sodium citrate as the reducing and stabilizing agent. From that evaluation, there was concluded that Turkevich method exposes the better characteristics to be used as CDots fluorescence quencher when compared with AuNPs previously used as fluorescence quenchers. As a last step, the nanoparticles previously selected where used to evaluate the fluorescence quenching capability when interacting with CDots conjugated with Anti-BSA, modifying pH of AuNPs solution and v/v relation variables in the reaction process. Of this, there was found that there is a fluorescence extinction of 27.3% when using AuNPs at pH 6.67 and a v/v relation of AuNPs:CDots (solution at 500 ppm). This way, it can be concluded that AuNPs work as CDots, from Elaeis Guineensis, fluorescence quenchers.