Nanopartículas luminescentes baseadas em Nd3+, Yb3+ e indocianina verde (ICG) para aplicações biofotônicas: fototermia e nanotermometria

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Vasconcelos, Letícia Cerqueira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: fluoreto de sódio e ítrio; indocianina verde; indocyanine green; itérbio; luminescent nanoparticles; nanopartículas luminescentes; nanotermometria óptica; neodímio; neodymium; optical nanothermometry; optical sensors; photothermal therapy; sensores ópticos; terapia fototérmica; ytterbium; yttrium and sodium fluoride
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-22092025-081050/

Nanopartículas (NPs) inorgânicas dopadas com íons lantanídeos tem ganhado destaque como meios ativos em sensores luminescentes devido as suas propriedades ópticas favoráveis como estreitas bandas de absorção e emissão, tempos de vida de estado excitado relativamente longos, alta fotoestabilidade e baixa toxicidade, quando devidamente funcionalizadas. Os íons Nd3+ e Yb3+ são especialmente promissores para aplicações biológicas, dado a possibilidade de excitação e emissão na região do infravermelho próximo, que coincide com as janelas de transparência óptica dos tecidos biológicos. A codopagem estratégica de NPs com esses íons permite explorar a transferência de energia Nd3+ → Yb3+, assistida por fônons e dependente de temperatura, que viabiliza a aplicação em nanotermometria óptica. Esse trabalho explora a combinação de NPs de fluoreto de sódio e ítrio (β-NaYF4) dopadas com Nd3+ e Yb3+ com a indocianina verde (ICG) – um corante aprovado pelo FDA para uso clínico e pesquisas em humanos desde 1956 com eficiência de conversão fototérmica de 95,6% em seu estado dimérico. A geração de calor pela ICG pode ser utilizada para o tratamento de células tumorais, mas deve ser controlada para evitar danos a células saudáveis. O objetivo do trabalho foi o de desenvolver uma nanoplataforma multifuncional capaz de gerar aquecimento local enquanto permitindo o monitoramento da temperatura, utilizando como fonte de excitação única um laser de diodo em 808 nm. Para tanto, as NPs foram sintetizadas pelo método de coprecipitação em temperatura elevada com estrutura núcleo-casca-casca com dopagens respectivas de 10% Yb3+ e 10% Nd3+, e matriz não dopada. A incorporação da ICG na superfície das NPs se deu a partir da funcionalização prévia com tetrafluoroborato de nitrosônio (NOBF4) resultando em maior estabilidade em meio aquoso e sensibilidade termométrica. Os experimentos de fototermia resultaram em variação térmica de 13,1 ± 0,8 K. Os ensaios de termometria consistiram em monitorar o comportamento das razões de intensidade I1059/980 e I1059/1330 das transições termicamente acopladas dos íons lantanídeos em 1059 nm (Nd3+) e 980 nm (Yb3+) em amostras co-dopadas, e 1059 nm e 1330 nm em amostras dopadas unicamente com Nd3+, respectivamente. Os resultados mostraram relações lineares entre esses parâmetros e o aumento da temperatura, com sensibilidade térmica relativa máxima de 1,11% K-1 e incerteza de temperatura máxima de 0,88 K.