Evaluación de un extracto de Psidium araca como agente reductor en la síntesis de nanobarras de oro con potencial uso en aplicaciones en salud
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Resumen en español
RESUMEN: las nanobarras de oro (AuNR) de caracterizan por ser nanomateriales anisotrópicos con propiedades ópticas que interaccionan en el infrarrojo cercano NIR, lo que las hace muy interesantes para el área de la salud. Estas partículas se sintetizan a partir de materiales como el ácido cloraúrico (HAuCl4), nitrato de plata (AgNO3), bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB), ácido ascórbico (AA) y borohidruro de sodio (NaBH4). Existen dos métodos esenciales para sintetizar nanobarras de oro: mediado por semilla y sin semilla. El primero se caracteriza por ser un método donde se preparan dos soluciones para la formación de las AuNR. No obstante, los autores demostraron que este método presenta ciertas desventajas en la reproducibilidad de las nanopartículas, por lo que optimizaron en un solo paso, llevándolo a un método sin semilla, el cual ha demostrado ser más eficiente frente a la síntesis de AuNR. Una de las características de este método, es que se ha utilizado para la biosíntesis de AuNR, reemplazando el AA de la síntesis tradicional por polifenoles con buenas propiedades antioxidantes como ácido gálico y resveratrol, como compuestos puros. Sin embargo, aún no se ha reportado el uso de extractos acuosos a partir de frutas como agentes reductores en la biosíntesis de AuNR, ya que no se ha planteado una metodología que caracterice las propiedades de los extractos. Teniendo en cuenta lo anterior, para esta investigación se desarrolló una metodología de biosíntesis de AuNR con un extracto acuoso de Psidium araca (guayaba agria). Primero, en la etapa 1 se realizó un estudio de la capacidad antioxidante en tiempo de cada parte de la fruta (pulpa y cáscara), utilizando 4 técnicas colorimétricas: cantidad de fenoles totales, ABTS, FRAP y DDP. Posteriormente, en la etapa 2 se utilizó el extracto acuoso seleccionado y se llevaron a cabo dos diseños de superficie de respuesta, para encontrar la ecuación del modelo que indicaran los parámetros óptimos para obtener una AuNR con una banda de plasmón superficial en 808 nm, para una posible aplicación en salud. Por último, en la etapa 3 se evaluó la viabilidad celular de las AuNR por MTT con células NIH3T3. Primero, en la etapa 1, se analizaron los resultados de los experimentos de la capacidad antioxidante en Minitab® por medio de diseño factorial de múltiples niveles, y, se encontró que la cáscara presentó la mayor capacidad antioxidante durante el periodo del ensayo. Posteriormente, se llevó a cabo la etapa 2 utilizando el extracto acuoso de cáscara de guayaba agria, a partir de los diseños experimentales planteados. Para obtener una AuNR con una banda longitudinal en 808 nm, se escogieron los siguientes factores: tiempo = 48 h, HAuCl4 = 40 mM, AgNO3 = 30 mM, extracto = 30 mg/mL y NaBH4 = 10 mM. Por último, en la etapa 3, se determinó que las células no presentaron un efecto citotóxico en una concentración de AuNR 0,002 μL/mL medio. En conclusión, en este trabajo de investigación desarrolló una metodología para la biosíntesis de AuNR utilizando un extracto acuoso de Psidium araca como agente reductor, para una posible aplicación en salud.
Resumen en inglés
ABSTRACT: gold nanorods (AuNR) are characterized by being anisotropic nanoparticles with optical properties that interact in the near-infrared NIR, which makes them very interesting for the health area. These particles are synthesized from materials such as chlorauric acid (HAuCl4), silver nitrate (AgNO3), hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), ascorbic acid (AA) and sodium borohydride (NaBH4). There are two essential methods for synthesizing gold nanorods: seed-mediated and seedless. The first is characterized by being a method where two solutions are prepared for the formation of AuNR. However, the authors demonstrated that this method presents any disadvantages in the reproducibility of the nanoparticles, so they optimized in a one-step, leading it to a seedless method, which has proven to be more efficient compared to the synthesis of AuNR. One of the characteristics of this method is that it has been used for the biosynthesis of AuNR, replacing the AA of the traditional synthesis by polyphenols with good antioxidant properties such as gallic acid and resveratrol, as pure compounds. However, the use of aqueous extracts from fruits as reducing agents in AuNR biosynthesis has not yet been reported, since a methodology that characterizes the properties of the extracts has not been proposed. Taking the above into account, for this research an AuNR biosynthesis methodology was developed with an aqueous extract of Psidium araca (sour guava). First, in stage 1, a study was carried out on the kinetics of the reaction of the antioxidant properties of each part of the fruit (pulp and peel), using 4 colorimetric techniques: number of total phenols, 2,2'-Azinobis-3 -ethyl-benzo-thiazoline-6-sulfonic acid (ABTS), reduction of Fe(3+) ferric ion (FRAP) and reduction of 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazil (DDP). Subsequently, in stage 2, the selected aqueous extract was used, and two response surface designs were carried out to find the model equation that indicated the optimal parameters to obtain an AuNR with a surface plasmon band at 808 nm. Finally, in stage 3, the cell viability of the AuNRs was evaluated by MTT with NIH3T3 cells. First, in stage 1, the antioxidant properties were analyzed in Minitab® by means of a multilevel factorial design, and it was found that the peel presented the highest antioxidant capacity during the trial period. Subsequently, stage 2 was carried out using the aqueous extract of sour guava peel, based on the proposed experimental designs. It was identified that to obtain an AuNR with a longitudinal band at 808 nm, the following parameters were used: time = 48 h, HAuCl4 = 40 mM, AgNO3 = 30 mM, extract = 30 mg/mL and NaBH4 = 10 mM. Finally, in stage 3, it was determined that the cells did not show a cytotoxic effect at a concentration of AuNR 0,002 μL/mL medium. In conclusion, in this research work, he developed a methodology for the biosynthesis of AuNR using an aqueous extract of Psidium araca as a reducing agent, for a possible application in health.