El estudio en el cual nuestra investigadora del CISeAL, Myrian Rivera, participó junto a su técnico de laboratorio, Mateo Salazar, analiza el ajuste de las propiedades fototérmicas del óxido de grafeno mediante dopaje con heteroátomos de nitrógeno y boro, con el objetivo de optimizar su aplicación como agente activo en terapias fototérmicas para la eliminación de células cancerígenas, integrando ensayos experimentales y simulaciones computacionales basadas en teoría del funcional de la densidad (DFT, por sus siglas en inglés). Frente a las limitaciones y efectos secundarios de los tratamientos oncológicos convencionales, la terapia fototérmica surge como una alternativa mínimamente invasiva que permite destruir selectivamente células tumorales mediante un aumento controlado de temperatura, empleando nanomateriales capaces de transformar la energía luminosa en calor. En este trabajo se sintetizó óxido de grafeno y se funcionalizó mediante procesos hidrotermales para obtener materiales dopados con nitrógeno (NGO) y boro (BGO), los cuales fueron caracterizados a nivel morfológico, estructural y químico mediante microscopía electrónica y de fuerza atómica, así como espectroscopías FTIR, Raman y XPS, confirmando estructuras de monocapa, alta cristalinidad y una incorporación efectiva de los dopantes en la red del grafeno.
Los ensayos de citotoxicidad evidenciaron que los tres materiales presentan baja toxicidad, siendo el BGO el menos citotóxico, lo que refuerza su viabilidad para aplicaciones biomédicas. Las pruebas fototérmicas realizadas con irradiación a 635 nm mostraron incrementos de temperatura superiores al umbral necesario para inducir daño térmico en células tumorales y permitieron alcanzar tasas de eliminación cercanas al 98% en la línea celular de cáncer de mama T-47D, demostrando una alta eficacia cuando los materiales son activados por luz. El BGO destacó por alcanzar las temperaturas más elevadas y presentar una rápida disipación térmica, favoreciendo un mayor control y seguridad del tratamiento. A nivel teórico, las simulaciones DFT permitieron comprender cómo el dopaje modifica la estructura electrónica del grafeno, desplazando el nivel de Fermi, incrementando la densidad de estados electrónicos y potenciando la absorción de luz, lo que explica el aumento de la eficiencia en la conversión de energía luminosa en calor observado experimentalmente. En conjunto, los resultados evidencian que la funcionalización del óxido de grafeno con heteroátomos permite diseñar nanomateriales con propiedades fototérmicas ajustables, baja citotoxicidad y alta efectividad anticancerígena, aportando una base sólida para el desarrollo de terapias oncológicas más seguras y eficientes, y consolidando el aporte del CISeAL en el campo de la nanomedicina y los materiales avanzados aplicados a la salud.
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https://www.mdpi.com/1422-0067/26/24/11771
