Membranas de celulose bacteriana contendo nanopartículas de 'YVO IND. 4': 'YB POT. 3+': 'ER POT. 3+'/'HO POT. 3+' para aplicações envolvendo conversão ascendente de energia

Abstract

Bacterial cellulose membranes were prepared containing upconverting nanoparticles of YVO4:Yb3+:Er3+/Ho3+ and a photosensitizer, Aluminum phthalocyanine chloride (AlClPc). The membranes were tested aiming applications as sensitizers in photoactivated processes (photodynamic therapy - PDT). The development of this new biomaterial was based on the purpose of applying these membranes topically over the area to be treated to release of the photosensitizer and its activation will occur locally under infrared light, that will be converted in visible light by upconverting nanoparticles. Emission properties have been optimized and the material with composition (mol%) YVO4:Yb3+:Ho3+ (79:20:1) showed up adequate with highest emission at the spectral region of absorption/excitation of the photoactive (630- 690nm). BC membranes production have also been optimized regarding thickness and optical transmission. Results showed that the incorporation of the photoactive molecules together with the upconverting nanoparticles is feasible. The photoactive incorporation efficiency was studied. Thinner membranes lead to higher relative efficiencies. Skin permeation and retention in vitro tests have been performed by using Franz cells and pigs ears as skin models. After 6, 12 and 24 hours, AlClPc was retained at the stratum corneum (0.5 g.cm-2) and dermis/epidermis (0.3 g.cm-2). The release system developed here presents potential for topical administration without possibility of systemic absorption that could lead to generalized photosensitization of the patient. The photosensitization through the visible upconverted emission of the nanoparticles under infrared excitation was observed. The 680 nm emission of the AlClPc together with the suppression of the red emission of the nanoparticles were clear evidence of the energy transfer process. Moreover the photophysical properties were evaluated at 1270 nm. The AlClPc oxygen generation was observed in the new...

Membranas de celulose bacteriana (CB) foram preparadas contendo nanopartículas (NPs) para conversão ascendente de energia de YVO4:Yb3+:Er3+/Ho3+ e ftalocianina de cloroalumínio (AlClPc), um fotossensibilizador utilizado na terapia fotodinâmica (TFD). As membranas obtidas foram testadas visando seu potencial para aplicação como sensibilizadoras de processos fotoativados na TFD. O desenvolvimento deste novo biomaterial baseou-se no ideal de aplicar estas membranas topicamente sobre a área a ser tratada para que ocorra a liberação do fotossensibilizador e a ativação deste possa ser feita localmente por iluminação no infravermelho, que é convertida em luz visível pelas NPs por conversão ascendente de energia. A excitação no infravermelho é vantajosa para aplicação em sistema biológico, pois permite penetração mais profunda da luz nos tecidos em comparação a luz visível. As propriedades de emissão das nanopartículas foram otimizadas, explorando as condições de síntese e diferentes concentrações relativas dos dopantes, a fim de se obter maior rendimento de conversão infravermelho-vermelho e a emissão na região de absorção/excitação do fotoativo. As NPs YVO4:Yb3+:Ho3+ (79:20:1) se mostraram mais adequadas para tal aplicação, por apresentarem maior intensidade de emissão entre 630 e 690 nm (banda de absorção da AlClPc). A CB foi produzida com diferentes características em relação à espessura e transparência, exibindo até 90 % de transmissão óptica. Os resultados mostraram a viabilidade de se incorporar o fotossensibilizador e as nanopartículas luminescentes na matriz polimérica de CB para administração do fármaco, mantendo-se as propriedades luminescentes de ambos os compostos inseridos no polímero. A eficiência de incorporação (EI) de AlClPc foi estudada para diferentes membranas. Observou-se maior EI para as membranas mais finas com menor concentração de AlClPc. Os estudos de permeação...