Biosíntesis controlada de nanomateriales funcionales mediante extractos naturales para aplicaciones biomédicas

Abstract

RESUMEN: En este trabajo hemos explorado la síntesis de nanopartículas metálicas de oro, plata y cobre mediante una metodología amigable con el ambiente, como una alternativa a los métodos de síntesis nanotecnológicos tradicionales (físicos y químicos), con la finalidad primordial de reducir los costos de la síntesis, aumentar la biocompatibilidad de los nanomateriales obtenidos, evitar el uso y generación de sustancias tóxicas, así como disminuir el consumo de energía en el proceso. Utilizando como agente reductor un extracto de origen vegetal en mínimas cantidades y bajas temperaturas (65°C) además de tiempos cortos de reacción, sintetizamos nanopartículas de cobre, plata y oro variando los parámetros utilizados, tratando de optimizar y controlar los procesos de nucleación y crecimiento, empleando como seguimiento inicial la técnica de espectrofotometría UV-Vis, la cual nos permitió observar la señal correspondiente a las nanopartículas sintetizadas a diferentes tiempos e intensidades, para posteriormente realizar una caracterización microestructural meticulosa mediante las técnicas de XRD, MET Y HRTEM. Así mismo analizamos algunas de las capacidades y límites del material sintetizado, para lo cual hemos realizado distintas pruebas con las nanopartículas que obtuvimos como fueron: el seguimiento de su estabilidad durante varios meses, la impregnación en polímero, su deshidratación hasta nanopolvo y su posterior resuspensión; a través de lo cual logramos un panorama más amplio para una futura aplicación. Los extractos utilizados a partir de Agave fueron los reductores que seleccionamos para el proceso de síntesis verde, basándonos en sus características biológicas de ser un recurso renovable y muy cultivado en nuestro país, además de ser un género de plantas que están siendo objeto de varias investigaciones actualmente por las múltiples propiedades farmacológicas que presentan gracias a los metabolitos secundarios que se encuentran en sus tejidos. En este trabajo realizamos una comparación mediante una síntesis diferencial ensayando tres extractos distintos a partir de la misma planta (etanólico, acuoso y hexánico) los cuales presentaron un alto poder reductor de los iones metálicos precursores, actuando a la vez como estabilizantes de las nanopartículas formadas, además de asegurar la ausencia de residuos tóxicos. En la aplicación final se buscó su actividad contra líneas celulares cancerosas, utilizando una línea celular de cáncer de pulmón, con perspectiva a una futura aplicación biomédica en el combate a tumores cancerígenos. ABSTRACT: In this work we have explored the synthesis of metallic nanoparticles of gold, silver and copper through an environmentally friendly methodology, as an alternative to traditional nanotechnological synthesis methods (chemical and physical), with the primary purpose of reducing the costs of synthesis, increase the biocompatibility of the nanomaterials obtained, to avoid the use and generation of toxic substances, as well as decreasing the energy consumption in the process. Using a plant extract as reducing agent in minimum quantities and low temperatures (65 ° C) in addition to short reaction times, we synthesize nanoparticles of copper, silver and gold by changing the parameters used, trying to accelerate and control the nucleation processes and growth, using the UV-Vis spectrophotometry technique as initial follow-up, it allows us to observe the signal corresponding to the nanoparticles synthesized at different times and intensities, to subsequently perform a meticulous microstructural characterization using the XRD, MET and HRTEM techniques. Likewise, we analyze some of the capacities and limits of the synthesized material, to achieve this we have carried out different tests with the nanoparticles that we obtained such as: the monitoring of its stability for several months, the impregnation in polymer, its dehydration until nanopowder and its subsequent resuspension; through these experiments we achieve a broader picture for future application. The extracts used from Agave were the reducers that we selected for the green synthesis process, based on their biological characteristics of being a renewable and highly cultivated resource in our country, in addition to being a genus of plants that are currently undergoing several scientific research due to the multiple pharmacological properties that they present thanks to the secondary metabolites found in their tissues. In this work we made a comparison through a differential synthesis by testing three different extracts from the same plant (ethanolic, aqueous and hexane) which presented a high reducing power of the precursor metal ions, acting at the same time as stabilizers of the nanoparticles formed, in addition to ensure the absence of toxic waste. In the final application, its activity was tested against cancer cell lines, using a lung cancer cell line, with a view to a future biomedical application in the fight against cancer tumors.