Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/157186
Author(s): Sofia Vanessa Mesquita Magalhães
Title: Carbon dots as a potential therapy for breast cancer
Issue Date: 2023-11-21
Abstract: Carbon nanoparticles (CD) are fluorescent carbon-based nanomaterials and have been the subject of research since 2004. CD are characterized by their size between 2 and 100 nm and the presence of polar carbonyl and carboxyl groups on their surface. The major advantages of CD are their photoluminescence and excellent chemical and physical properties such as their solubility in water. Their manipulation is accomplished by synthesis techniques through the decomposition of organic material called top-down or the growth and agglomeration of atoms and molecules called bottom-up, in the formation of nanoparticles1. After synthesis, the surface groups enable the functionalization with various compounds. The success of these applications depends on the surface chemical composition of the CD. These nanostructures have good biocompatibility and low toxicity, which allows good interaction with biological systems and have onco-therapeutic potential1. These properties have allowed CD to be introduced as potential therapeutics for breast cancer mainly in drug transport systems, bioimaging, biosensor, microbial, photothermal and photodynamic therapy. Breast cancer (CaM) is the most prevalent cancer with the highest mortality rate in the female population worldwide. In this study, we tested the use of fructose-derived DCs for antitumor therapy of breast cancer. CD were synthesized from fructose using microwave irradiation by bottom-up method. After purification, CD were characterized for their morphology, size, structure, fluorescence and functional groups with the aid of transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS), fluorescence spectrophotometer and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), respectively. As expected, fructose-derived CD are composed of carbon, oxygen and hydrogen. As is also characteristic of CD, they are fluorescent with an absorption maximum at 360 nm and an emission spectrum with a broad emission band (maximum 520 nm). They have a round morphology with sizes between 2 and 6 nm (average particle size 3.1±1.8 nm), a hydrodynamic diameter of less than 2 nm and a crystalline structure. Regarding assays with breast cancer and breast epithelial cells, our results demonstrated the ability of CD to cross the cell membrane. Furthermore, they exhibited higher cytotoxicity and lower cell proliferation in breast tumor cells compared to breast epithelial cells.
Description: As nanopartículas de carbono (CD) são nanomateriais fluorescentes à base de carbono e têm sido alvo de investigação desde 2004. As CD são caracterizadas pelo seu tamanho compreendido entre 2 e 100 nm e pela presença de grupos polares de carbonilo e carboxilo na sua superfície. As grandes vantagens das CD é serem fotoluminescentes e apresentarem excelentes propriedades químicas e físicas como a sua solubilidade em água. A sua manipulação é realizada pelas técnicas de síntese através da decomposição de material orgânico denominada top-down ou do crescimento e aglomeração de átomos e moléculas designada bottom-up, na formação de nanopartículas. Após síntese, os grupos à superfície possibilitam a funcionalização com diversos compostos1. O sucesso destas aplicações depende da composição química superficial das CD. Estas estruturas nanométricas, possuem boa biocompatibilidade e reduzida toxicidade o que permite uma boa interação com sistemas biológicos e apresentam potencial onco-terapêutico. Estas propriedades permitiram que as CD fossem introduzidas como potencial terapêutico para o cancro da mama principalmente em sistemas de transporte de drogas, bioimagem, biossensor, terapia microbial, fototermal e fotodinâmica. O cancro da mama (CaM) é o cancro mais prevalente e com maior taxa de mortalidade na população feminina em todo o mundo. Neste estudo, testamos a utilização de CD derivado de frutose para terapia antitumoral de cancro da mama. CD foram sintetizadas a partir de frutose recorrendo a irradiação micro-ondas pelo método bottom-up. Depois de purificadas, as CD foram caracterizadas pela sua morfologia, tamanho, estrutura, fluorescência e grupos funcionais com o auxílio da microscopia eletrónica de transmissão (TEM), dispersão dinâmica de luz (DLS), espectrofotómetro de fluorescência e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), respetivamente. Como expectável, as CD derivadas de frutose são compostas por carbono, oxigénio e hidrogénio. Como também é característico das CD, são fluorescentes com um máximo de absorção a 360 nm e um espectro de emissão com uma banda de emissão larga (máximo 520 nm). Apresentam morfologia redonda com tamanho entre 2 e 6 nm (tamanho média das partículas de 3.1±1.8 nm), diâmetro hidrodinâmico inferior a 2 nm e estrutura cristalina. Em relação aos ensaios com células de cancro da mama e epiteliais da mama, os nossos resultados demonstraram a capacidade das CD para atravessarem a membrana celular. Além disso, exibiram maior citotoxicidade e menor proliferação celular nas células tumorais de mama em comparação com as células epiteliais mamárias.
Subject: Ciências biológicas
Biological sciences
Scientific areas: Ciências exactas e naturais::Ciências biológicas
Natural sciences::Biological sciences
DOI: 10.34626/bpxw-rx33
URI: https://hdl.handle.net/10216/157186
Document Type: Dissertação
Rights: openAccess
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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