Síntesis, oxidación y caracterización de puntos de carbono para su uso como nanoplataformas para penetración celular: análisis experimental y computacional (2021)
Los puntos de carbono (PCs) son nanopartículas de carbono con propiedades únicas, como la alta biocompatibilidad y la fluorescencia, que tienen potencial para aplicaciones en el área de diagnóstico y tratamiento médico. Los grupos funcionales de la superficie de los PCs facilitan las interacciones específicas y selectivas con diferentes biomoléculas. Además, se pueden funcionalizar para introducir características que podrían ser necesarias para aplicaciones específicas. En este estudio se sintetizaron PCs a partir de dos fuentes de carbono diferentes, a saber, levadura de pan y extracto de levadura, mediante descomposición térmica y pirólisis. Los PCs se oxidaron químicamente en presencia de ácido nítrico y una reacción de permanganato de potasio y ácido sulfúrico. Los PCs preparados mostraron una emisión de fluorescencia en el rango de 350 a 550 nm incluso después de la oxidación. El tamaño se estimó mediante DLS alrededor de los 120 nm, ya que existían aglomeraciones de PCs. El análisis TGA confirmó la ausencia de contaminantes y la estabilidad de los PCs. Para entender el mecanismo de los PCs para la translocación de las membranas de las células de mamíferos, se realizaron simulaciones de dinámica molecular (MD) para estudiar la estructura y las interacciones con bicapas lipídicas modelo. En este estudio, se llevaron a cabo simulaciones de dinámica molecular en GROMACS ensamblando los PCs a partir de capas de carbono y variaciones en los grupos funcionales de la superficie. Se realizó una simulación de 10 ns de un PC en agua utilizando Gromos 54A7 como campo de fuerza seleccionado y aparte, se realizó una simulación larga para el modelo con una bicapa lipídica en pasos de 100 ns hasta llegar a 500 ns. El análisis estructural mostró una alta estabilidad para los PCs que contienen grupos funcionales hidroxilo en la superficie y en las simulaciones largas, todos los PCs ingresaron a la membrana con un mecanismo similar en el cual rotaban para que las capas entraran.