مواد و فناوری‌های پیشرفته

مواد و فناوری‌های پیشرفته

سنتز نقاط کوانتومی InP/ZnS عامل دار برای کاربرد در دارورسانی

نویسندگان
زهرا رنجبر نوازی 1
علی نعمتی 2
حمید اکبری جور 3
سودابه داوران 4
1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، دانشکده مهندسی مواد، ، تهران، ایران.
2 دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی و علم مواد، تهران، ایران.
3 دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده داروسازی، تهران، ایران.
4 دانشگاه علوم پزشکی تبریز، مرکز تحقیقات ریزفناوری دارویی، تبریز، ایران.
10.30501/jamt.2017.70363
چکیده
نقاط کوانتومی، نیمه‌رسانا‌هایی در ابعاد کم‌تر از شعاع اکسایتونیک هستند که به دلیل اندازه کوچک و بروز پدیده حبس کوانتومی، خواص نوری منحصربه‌فردی، از جمله خاصیت فلورسانس قابل تنظیم با اندازه نقطه کوانتومی دارند. خاصیت فلورسانس، نسبت سطح به حجم بالا در نقاط کوانتومی و شیمی سطح آن‌ها در عامل‌دار شدن با بیومولکول‌های مختلف، قابلیت کاربرد در تشخیص و درمان هم‌زمان سلول‌های سرطانی را به آن‌ها می‌دهد. در این تحقیق نقاط کوانتومی InP/ZnS عاری از کادمیم و ایمنی بالاتر نسبت به نقاط کوانتومی پایه کادمیم، به روش کلوئیدی تزریق داغ سنتز شد و خواص نوری آن با توجه به طیف جذب UV-Vis و طیف نشر فوتولومینسانس بررسی شد. تصویر TEM نقاط کوانتومی سنتز شده نشان‌دهنده اندازه در حدود ۱۰ نانومتر و مورفولوژی کروی بود. پس از انتقال نقاط کوانتومی با پروسه تعویض لیگاند از فاز آلی به فاز آبی، با فولیک اسید عامل‌دار شدند و سمی‌بودن نقاط کوانتومی فاقد گروه عاملی و عامل‌دار در غلظت‌های مختلف با روش MTT بر روی رده‌سلولی OVCAR-3 بررسی شد. نتایج حاصل نشان‌دهنده حدود ۳/۷۰ و ۵/۸۸ درصد زیست‌پذیری سلول‌های تیمارشده به‌ترتیب mg/ml ۲/۰از نقاط کوانتومی InP/ZnS فاقد گروه عاملی و عامل‌دار شده با فولات بود. میزان ورود نقاط کوانتومی فاقد گروه عاملی و متصل به فولیک اسید، به درون رده‌های سلولی OVCAR-3 و A549 با دستگاه فلوسایتومتری FACS بررسی شد و تفاوت چشم‌گیر میان میزان ورود سلولی مجموعه نقاط کوانتومی عامل‌دار شده نسبت به نقاط کوانتومی فاقد گروه عاملی در مورد رده‌سلولی حاوی گیرنده‌های فولیک اسید مشهود بود. نتایج حاصل قابلیت مجموعه نقاط کوانتومی InP/ZnS دو عاملی متصل به فولیک اسید را در تصویربرداری و دارورسانی موفق و هم‌زمان به سلول‌های سرطانی نشان داد.
کلیدواژه‌ها
نقاط کوانتومی InP/ZnS
فولیک اسید
دارورسانی
تصویربرداری زیستی

عنوان مقاله English

Functionalized InP/ZnS Quantum Dots Synthesis for Applications in Drug Delivery Systems

نویسندگان English

zahra Ranjbar Navazi 1
Ali Nemati 2
Hamid Akbari 3
Soudabeh Davaran 4
1 Science and Research Branch, Islamic Azad University, Department of Material Engineering, Tehran, Iran.
2 Sharif University of Technology, Department of Materials Science and Engineering, Tehran, Iran.
3 Tehran University of Medical Sciences (TUMS), Faculty of Pharmacy, Tehran, Iran.
4 Tabriz University of Medical Sciences, Research Center for Pharmaceutical Nanotechnology, Tabriz, Iran.
چکیده English

Quantum dots are semiconductors with sizes less than their excitonic diameter, exhibiting quantum confinement effect and unique optical properties, including size adjustable fluorescent. Optical properties of quantum dots along with high surface to volume ratio and surface chemistry of quantum dots make them appealing for functionalization with variety of biomolecules, giving them applicability in bio-imaging and drug delivery. So they can be used for simultaneous diagnosis and treatment of cancer cells. In this study, core/shell InP/ZnS quantum dots were synthesized via hot injection colloidal method. Optical properties of synthesized quantum dots were investigated. TEM image of quantum dots showed approximately average size of 10 nm and spherical morphology of quantum dots. After transferring the quantum dots from organic to aqueous media via ligand exchange process, quantum dots were further functionalized with folic acid. Cytotoxicity of bare and functionalized InP/ZnS quantum dots on OVCAR-3 cell lines were investigated using MTT assay at different concentrations. The results indicated low toxicity of bare and functionalized InP/ZnS quantum dots. Cellular uptake of the functionalized and bare quantum dots were investigated on OVCAR-3 and A549 cell lines using FACS flow cytometry and results showed the enhancement of functionalized quantum dots internalization into folic acid receptor positive cell lines in comparison with bare quantum dots. Accordingly the functionalized InP/ZnS quantum dots are proper candidates for simultaneous bio-imaging and drug delivery.

کلیدواژه‌ها English

InP/ZnS quantum dots
Folic acid
Drug Delivery
bio-imaging
  1. Reiss, P., M. Protiere, and L. Li, Core/shell semiconductor nanocrystals. small, 2009. 5(2): p. 154-168.
  2. Dickerson, B.D., Organometallic synthesis kinetics of CdSe quantum dots. 2005, Virginia Tech.
  3.  Sargent, E.H., Colloidal quantum dot solar cells. Nature photonics, 2012. 6(3): p. 133-135.
  4. Bao, J. and M.G. Bawendi, A colloidal quantum dot spectrometer. Nature, 2015. 523(7558): p. 67-70.
  5. Ning, Z., et al., Air-stable n-type colloidal quantum dot solids. Nat Mater, 2014. 13(8): p. 822-828.
  6.  Chuang, C.-H.M., et al., Improved performance and stability in quantum dot solar cells through band alignment engineering. Nat Mater, 2014. 13(8): p. 796-801.
  7. Voura, E.B., et al., Tracking metastatic tumor cell extravasation with quantum dot nanocrystals and fluorescence emission-scanning microscopy. Nature medicine, 2004. 10(9): p. 993-998.
  8.  Allen, P.M., Semiconductor nanocrystals: synthesis, mechanisms of formation, and applications in biology. 2010, Massachusetts Institute of Technology.
  9. Suri, S., H. Fenniri, and B. Singh, Nanotechnology-based drug delivery systems. Journal of Occupational Medicine and Toxicology, 2007. 2(1): p. 16.
  10. Probst, C.E., et al., Quantum dots as a platform for nanoparticle drug delivery vehicle design. Advanced drug delivery reviews, 2013. 65(5): p. 703-718.
  11. Dey, N.S. and M. Rao, Quantum dot: Novel carrier for drug delivery. Int. J. Res. Pharm. Biomed. Sci, 2011. 2: p. 448-458.
  12. Yong, K.-T., et al., Preparation of quantum dot/drug nanoparticle formulationsfor traceable targeted delivery and therapy. Theranostics, 2012. 2(7): p. 681-694.
  13. Shi, C., et al. Quantum dots: emerging applications in urologic oncology. in Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations. 2008. Elsevier.
  14. Biju, V., et al., Bioconjugated quantum dots for cancer research: present status, prospects and remaining issues. Biotechnology advances, 2010. 28(2): p. 199-213.
  15. Su, Y., et al., The cytotoxicity of cadmium based, aqueous phase–synthesized, quantum dots and its modulation by surface coating. Biomaterials, 2009. 30(1): p. 19-25.
  16. Battaglia, D. and X. Peng, Formation of high quality InP and InAs nanocrystals in a noncoordinating solvent. Nano Letters, 2002. 2(9): p. 1027-1030.
  17. Xu, S., S. Kumar, and T. Nann, Rapid synthesis of high-quality InP nanocrystals. Journal of the American Chemical Society, 2006. 128(4): p. 1054-1055.
  18. Bharali, D.J., et al., Folate-receptor-mediated delivery of InP quantum dots for bioimaging using confocal and two-photon microscopy.Journal of the American Chemical Society, 2005. 127(32): p. 11364-11371.
  19. Yong, K.-T., et al., Imaging pancreatic cancer using bioconjugated InP quantum dots. Acs Nano, 2009. 3(3): p. 502-510.
  20. Bellucci, M.C. and A. Volonterio, carbodiimides-Mediated Multi component synthesis of Biologically Relevant structures. Organic Chemistry Insights, 2012. 4: p. 1.
  21. van Meerloo, J., G.J. Kaspers, and J. Cloos, Cell sensitivity assays: the MTT assay. Cancer cell culture: methods and protocols, 2011: p. 237-245.
  22. Picot, J., et al., Flow cytometry: retrospective, fundamentals and recent instrumentation. Cytotechnology, 2012. 64(2): p. 109-130.
  23. Cao, G. and C.J. Brinker, Annual review of nano research. Volume 2 Volume 2. 2008, Hackensack, NJ: World Scientific.
  24. Hawrylak, P., et al., Excitonic absorption in a quantum dot. Physical review letters, 2000. 85(2): p. 389.
  25. Jones, A., N. Verlinden, and R. Quimby, Optical properties of quantum dots: An undergraduate Physics Laboratory. 2007.
  26. Zhang, X., et al., Comparative cytotoxicity of gold–doxorubicin and InP–doxorubicin conjugates. Nanotechnology, 2012. 23(27): p. 275103.
  27. Brunetti, V., et al., InP/ZnS as a safer alternative to CdSe/ZnS core/shell quantum dots: in vitro and in vivo toxicity assessment. Nanoscale, 2013. 5(1): p. 307-317.
  28. Liu, J., et al., Cytotoxicity assessment of functionalized CdSe, CdTe and InP quantum dots in two human cancer cell models. Materials Science and Engineering: C, 2015. 57: p. 222-231.
مواد و فناوری‌های پیشرفته
دوره 6، شماره 2
تابستان 1396
صفحه 55-63

  • تاریخ دریافت 01 خرداد 1396
  • تاریخ بازنگری 12 تیر 1396
  • تاریخ پذیرش 18 تیر 1396