2025, Número 3
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Rev Biomed 2025; 36 (3)
Síntesis ecológica a baja temperatura de nanopartículas de TiO2 negro y su evaluación preliminar de citotoxicidad en células HEK- 293T
Ramírez-Herrera AD, Bretado-Aragón LA, Barbosa-Sabanero G, Alvarado-Caudillo Y, Salinas-Delgado YÁ, Ceja-Torres LF
Idioma: Ingles.
Referencias bibliográficas: 35
Paginas: 76-86
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RESUMEN
Introducción. El TiO2 se utiliza en diversas aplicaciones y dispositivos
médicos. Sus propiedades específicas, incluida su banda prohibida,
desempeñan un papel fundamental en las aplicaciones médicas. El TiO2
se utiliza ampliamente en aplicaciones biomédicas por su capacidad
para reflejar y dispersar la radiación UV, así como por sus propiedades
antimicrobianas.
Objetivo. Este estudio tuvo como objetivo informar sobre un método
ecológico, de baja temperatura y rápido para sintetizar BTiO2NPs y evaluar
su citotoxicidad en células renales embrionarias humanas.
Métodos. Para la síntesis se utilizó un medio acuoso, ácido ascórbico y
TiCl3. Las nanopartículas se caracterizaron mediante difracción de rayos X,
microscopio electrónico de barrido, espectroscopia de energía dispersiva,
espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y espectrometría
UV-Vis. La citotoxicidad de las nanopartículas de BTiO2NPs se analizó
con los ensayos de exclusión de azul tripano y XTT.
Resultados. El tamaño de cristalita obtenido para la fase anatasa fue
inferior a 10 nm, con morfología esférica y superficies deficientes en
oxígeno. También se pudo formar una fase amorfa de TiO2 con exceso de
TiCl3. La misma síntesis sin ácido ascórbico dio como resultado una fase
de rutilo con tamaño nanométrico. Se obtuvo más del 80% de viabilidad
en células HEK-293T en todos los tratamientos; hubo un efecto mínimo
dependiente del tiempo y la concentración en la viabilidad y proliferación
celular, lo que indica baja citotoxicidad.
Conclusión. Se obtuvieron nanopartículas de TiO2
modificadas superficialmente con tamaños inferiores a
100 nm. Se demostró una citotoxicidad baja en HEK-293T,
pero un aumento del metabolismo mitocondrial. Este
nanomaterial se presenta prometedor para aplicaciones
biomédicas, a la espera de estudios adicionales.
REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)
Ayorinde T, Sayes CM. An updated review of industriallyrelevant titanium dioxide and its environmentalhealth effects. JHM Letters 2023 Nov; 4: 1-7.https://doi.org/10.1016/j.hazl.2023.100085
Andronic L, Enesca A. Black TiO2 Synthesis byChemical Reduction Methods for PhotocatalysisApplications. Front. Chem. 2020 Nov; 8: 1-8.https://doi.org/10.3389/fchem.2020.565489
Tuntithavornwat S, Saisawang C, Ratvijitvech T,Watthanaphanit A, Hunsom M, Kannan AM. Anextensive review of the recent development of blackTiO2 nanoparticles for photocatalytic H2 production.Int. J. Hydrogen Energy 2024 Feb; 55: 1559-1593.https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.12.102
Kafshgari MH, Goldmann WH. Insights into TheranosticProperties of Titanium Dioxide for Nanomedicine”,Nano‑Micro Lett. 2020 Jan; 12(22): 1-35.https://doi.org/10.1007/s40820-019-0362-1
Selema TC, Malevu TD, Mhlongo, MR, MotloungSV, Motaung TE. Advancements in black titaniumdioxide nanomaterials for solar cells: a comprehensivereview. Emergent mater. 2024 May; 7, 2163–2188.https://doi.org/10.1007/s42247-024-00731-z
Xu L, Ma X, Sun N, Chen F. Bulk oxygen vacanciesenriched TiO2 and its enhanced visible photocatalyticperformance. Appl. Surf. Sci. 2018 May; 441: 150-155.https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.01.308
Shah MW, Zhu Y, Fan X, Zhao J, Li Y, Asim S, et al.Facile Synthesis of Defective TiO2-x Nanocrystals withHigh Surface Area and Tailoring Bandgap for Visible-Light Photocatalysis. Sci. Rep. 2015 Oct; 5: 1-8.https://doi.org/10.1038/srep15804
Ramírez-Herrera AD, Barbosa-Sabanero G,Lazo-de-la-Vega-Monroy ML, González-Domínguez MI. Bougainvillea spectabilis comomediadora para la biosíntesis de nanopartículasde plata, evaluación de su efecto antimicrobianoy citotóxico. Biotecnia, 2024; 26(1): 332–341.https://doi.org/10.18633/biotecnia.v26.2257
Prokopiuk V, Yefimova S, Onishchenko A,Kapustnik V, Myasoedov V, Maksimchuk P, et al.Assessing the Cytotoxicity of TiO2−x Nanoparticleswith a Different Ti3+ (Ti2+)/Ti4+ Ratio. Biol.Trace Elem. Res. 2023 Aug; 201(6): 3117-3130.https://doi.org/10.1007/s12011-022-03403-3
Ni W, Li M, Cui J, Xing Z, Li Z, Wu X, et al. 808 nmlight triggered black TiO2 nanoparticles for killing ofbladder cancer cells. Mater. Sci. Eng. C 2024 Dec; 81:252-260. https://doi.org/10.1016/j.msec.2017.08.020
Sun L, Li Z, Li Z, Hu Y, Chen C, Yang C, etal. Design and mechanism of core–shell TiO2nanoparticles as a high-performance photothermalagent. Nanoscale 2017 Aug; 9(42): 16183-16192.https://doi.org/10.1039/C7NR02848B
Cao Y, Chen J, Bian Q, Ning J, Yong L, OuT, et al. Genotoxicity Evaluation of TitaniumDioxide Nanoparticles In Vivo and In Vitro: AMeta-Analysis. Toxics 2023 Oct; 11(11): 1-29.https://doi.org/10.3390/toxics11110882
Ramírez-Herrera AD. Nanostructured materials aspotential neurotoxins [carta]. Rev. Ecuat. Neurol. 2024;33(2): 19.https://doi.org/10.46997/revecuatneurol33200019
Jiménez-Mejía R, Ramírez-Herrera AD, Orozco-Ceja JA, González-Domínguez MI. Biosíntesis denanopartículas de plata con actividad antimicrobianapor Pseudomonas aeruginosa ambiental. MundoNano. 2024; 17: 1-13. https://doi.org/10.22201/ceiich.24485691e.2024.32.69721
Saravanan S, Dubey RS. Optical and morphologicalstudies of TiO2 nanoparticles prepared by sol–gelmethod. Mater. Today Proc. 2021 Apr; 47: 1811-1814.https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.207
Haryński Ł, Olejnik A, Grochowska K, Siuzdak K.A facile method for Tauc exponent and correspondingelectronic transitions determination in semiconductorsdirectly from UV–Vis spectroscopy data. Opt. Mater.2022 May; 127: 1-9.https://doi.org/10.1016/j.optmat.2022.112205
Bajić V, Spremo-Potparević B, Živković L, Čabarkapa A,Kotur-Stevuljević J, Isenović E, et al. Surface-modified TiO2 nanoparticles with ascorbic acid: Antioxidantproperties and efficiency against DNA damage in vitro.Colloids Surf. B Biointerfaces, 2017 Jul; 155: 323-331.https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2017.04.032
Dai S, Wu Y, Sakai T, Du Z, Sakai H, Abe M.Preparation of Highly Crystalline TiO2 Nanostructuresby Acid-Assisted Hydrothermal Treatment ofHexagonal-structured Nanocrystalline Titania/Cetyltrimethyammonium Bromide Nanoskeleton.Nanoscale Res. Lett. 2010 Aug; 5: 1829-35.https://doi.org/10.1007/s11671-010-9720-0
Pedraza F, Vazquez A. Obtention of TiO2 rutile atroom temperature through direct Oxidation of TiCl3.J. Phys. Chem. Solids 1999 Apr; 60(4): 445-448.https://doi.org/10.1016/S0022-3697(98)00315-1
Liu Y, Tian L, Tan X, Li X, Chen X. Synthesis,properties, and applications of black titanium dioxidenanomaterials. Sci. Bull. 2017 Mar; 62(6): 431-441.https://doi.org/10.1016/j.scib.2017.01.034
Chen S, Wang Y, Li J, Hu Z, Zhao H, Xie W, et al. Synthesisof black TiO2 with efficient visible-light photocatalyticactivity by ultraviolet light irradiation and low-temperatureannealing. Mater. Res. Bull. 2018 Feb; 98: 280-287.https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2017.10.036
Su T, Yang Y, Na Y, Fan R, Li L, Wei L, et al.An Insight into the Role of Oxygen Vacancyin Hydrogenated TiO2 Nanocrystals in thePerformance of Dye-Sensitized Solar Cells. ACSAppl. Mater. Interfaces 2015 Jan; 7(6): 3754-3763.https://doi.org/10.1021/am5085447
Huerta GE, Zepeda IQ, Sánchez BH, Colín VZ, AlfaroME, Ramos GMdelP, et al. Internalization of TitaniumDioxide Nanoparticles Is Cytotoxic for H9c2 RatCardiomyoblasts. Molecules 2018 Aug; 23(8): 1-15.https://doi.org/10.3390/molecules23081955
Filippi C, Pryde A, Cowan P, Lee T, Hayes P,Donaldson K, et al. Toxicology of ZnO and TiO2nanoparticles on hepatocytes: Impact on metabolism andbioenergetics. Nanotoxicology 2014 Apr; 9(1): 126-134.https://doi.org/10.3109/17435390.2014.895437
Meena R, Rani M, Pal R, Rajamani P. Nano-TiO2-InducedApoptosis by Oxidative Stress-Mediated DNA Damageand Activation of p53 in Human Embryonic KidneyCells. Appl. Biochem. Biotechnol. 2012 May; 167: 791-808. https://doi.org/10.1007/s12010-012-9699-3
Wang S, Yu H, Wickliffe JK. Limitations of theMTT and XTT assays for measuring cell viabilitydue to superoxide formation induced by nano-scaleTiO2. Toxicol. In Vitro 2011 Dec; 25(8): 2147-2151.https://doi.org/10.1016/j.tiv.2011.07.007
Tucci P, Porta G, Agostini M, Dinsdale D, Iavicoli I,Cain K, et al. Metabolic effects of TiO2 nanoparticles,a common component of sunscreens and cosmetics, onhuman keratinocytes. Cell Death Dis. 2013 Mar; 4: 1-11.https://doi.org/10.1038/cddis.2013.76
Bo Y, Jin C, Liu Y, Yu W, Kang H. Metabolomicanalysis on the toxicological effects of TiO2nanoparticles in mouse fibroblast cells: from theperspective of perturbations in amino acid metabolism.Toxicol. Mech. Methods. 2014 Jul; 24(7): 461-469.https://doi.org/10.3109/15376516.2014.939321
Valentini X, Rugira P, Frau A, Tagliatti V, Conotte R,Laurent S, et al. Hepatic and Renal Toxicity Inducedby TiO2 Nanoparticles in Rats: A Morphological andMetabonomic Study. J. Toxicol. 2019 Mar; (1): 1-19.https://doi.org/10.1155/2019/5767012
Jafari S, Mahyad B, Hashemzadeh H, Janfaza S,Gholikhani T, Tayebi L. Biomedical Applicationsof TiO2 Nanostructures: Recent Advances. Int.J. Nanomedicine. 2020 May; 15: 3447-3470.https://doi.org/10.2147/IJN.S249441
Du Kang, Guohua C, Xuyuan W. Fast charge separationand photocurrent enhancement on black TiO2 nanotubescosensitized with Au nanoparticles and PbS quantumdots. Electrochim. Acta. 2018 Jul; 277: 244-254.https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.05.014
Saeed M, Zubair R, Wenzhi X, Yuanzhi K, WaheedW. Tunable Fabrication of New Theranostic Fe3O4-black TiO2 Nanocomposites: Dual WavelengthStimulated Synergistic Imaging-guided Phototherapyin Cancer. J. Mater. Chem. B. 2018 Jan; 7(2): 210-223.https://doi.org/10.1039/C8TB02704H
Dathan P, Deepak R. A Review on BiomedicalApplications of Titanium Dioxide. Trends Biomater.Artif. Organs. 2023; 37(1), 49-54.
Chen S, Xiao Y, Wang Y, Hu Z, Zhao H, Xie W. A FacileApproach to Prepare Black TiO2 with Oxygen Vacancyfor Enhancing Photocatalytic Activity. Nanomaterials.2018; 8(4): 1-16. https://doi.org/10.3390/nano8040245
Wang M, Yunlei S, Chengji W, Yue M, Xiangjian G.Photoelectrochemical biosensor for microRNA detectionbased on a MoS2/g-C3N4/black TiO2 heterojunctionwith Histostar@AuNPs for signal amplification.Biosens. Bioelectron. 2019 Mar; 128: 137-143.https://doi.org/10.1016/j.bios.2018.12.048