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SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE 
NANORODS DE ORO CON 
POTENCIALES APLICACIONES EN 
TERAPIA FOTOTÉRMICA
Dr. Luis M. Angelats Silva
Universidad Nacional de Trujillo
I FORO INTERNACIONAL DE NANOTECNOLOGÍA
Miércoles 07 de diciembre de 2016
Auditorio de la Universidad Continental
Jun Li, MD y col.
APLICACIÓN DE LA 
NANOTECNOLOGÍA EN LA 
SALUD:
NANO‐MEDICINA: desarrollo 
de sistemas/Nanopartículas
para el diagnóstico, 
tratamiento y prevención de 
enfermedades.
1 nm 100 nm
INTRODUCCIÓN
I COLOQUIO DE INVESTIGACIÓN ‐ UPAO 2016
26/01/2017
REALIDAD PROBLEMÁTICA: INCIDENCIA DEL CÁNCER EN EL MUNDO
2012: 8,2 millones de defunciones atribuidas al cáncer (GLOBOCAN PROJECT 2012)!! 
X 1000
X 1000
Estimaciones de la incidencia
del cáncer en el Perú.
Tipos de cáncer más frecuentes en el Perú ‐ VARONES
(GLOBOCAN  PROJECT 2012) 
Diario el Correo - 20 de 
Octubre del 2015
Dr Gustavo Sarria - INEN - Perú
Cuello uterino
11%
Mama 9%
Pulmón 8%
Hígado 7%
Estómago 
15%
Otros 27%
Colon 6%
Tipos de cáncer más frecuentes en el Perú ‐ MUJERES
26/01/2017
CIRUGÍA, RADIOTERAPIA Y QUIMIOTERAPIA EFECTOS SECUNDARIOS NO DESEADOS
‐ Generalmente los medicamentos no
diferencian las células normales de las
células del cáncer.
‐ Descenso de los glóbulos rojos en la
médula ósea
‐ La radioterapia destruye las células cancerosas que 
se están dividiendo, pero también afecta las células 
en división de los tejidos normales.
Radioterapia
Quimioterapia
Cirugía
TRATAMIENTOS CONVENCIONALES:
Alternativa que promete:
Nanopartículas de oro para el diagnóstico y tratamiento del cáncer: “Teragnosis”
Nanocluster
Nanorod
Nanoestrella
Nanoesfera
Nanocubo
Ramificado
Si
1 nm 100 nm
Nano‐shell
S. Wilhelm y col; Nature Review, 2016. 
26/01/2017
Q
Luz IR
Emisión de 
calor
Anticuerpo 
(Vectorización activa)
Drug Delivery
(Nanotransportador de 
medicamentos, nano-
SED)
RMI Imagen
Recubrimiento 
(Vectorización pasiva)
ESTUDIOS DE FUNCIONALIDAD DE LOS NANORODS DE ORO
NIR
e‐ e‐e‐ +e‐++ +
e‐
e‐
e‐
+
e‐
+
+
+
Banda Longitudinal
Banda 
Transversal
E
26/01/2017
Fundamento físico: Resonancia de Plasmón Superficial ‐ RSP
“Oscilación colectiva de los electrones de conducción”
max
26/01/2017
J. T. Lin, Biomedical Optics & Medical Imaging
6.38795.2R.A.(nm)λmáx 
máx
Teoría de Gans: max vs. razón de aspecto (R.A)
Razón de aspecto:
R.A. = (L/D ) > 1
NIR
máx
Banda longitudinal
26/01/2017
“Ventanas” biológicas Rango espectral de operación de algunas NPs
Interacción láser - piel
D. Jaque et. al, Nanoscale, 2014, 6, 9494
Condiciones fisiológicas favorables para la incorporación de nanopartículas en
los tejidos:
Transporte basado en el efecto de permeación y retención aumentada en un 
proceso inflamatorio (Enhanced Permeation and Retention, EPR)
S. Wilhelm y col; Nature Review, 2016. 
“Los nanosistemas SED atraviesan fácilmente el endotelio de los vasos sanguíneos que irrigan el
tumor debido a la existencia de grandes espacios en los mismos y retenidos por la pobre irrigación
linfática”.
Q
Nanorods
POTENCIAL APLICACIÓN: TERAPIA FOTOTÉRMICA, Modelo: CÁNCER DE MAMA
Hipertermia inducida por
láser NIR:
Radiación no ionizante
Q = 16.855Δ T, mW
Zhenpeng Q, et. al, Scientific
Reports, 2016
D. Jaque et. al, Nanoscale, 2014, 6, 9494
26/01/2017
37°C
41°C
48°C
60°C
D
IA
TE
R
M
IA
H
IP
ER
TE
R
M
IA
Le
si
ón
irr
ev
er
si
bl
e
o Incremento en el flujo sanguíneo
o Se mantiene la homeostasis celular
o Incremento en rapidez de difusión a
través de la membrana
o Despliegue y agregación de proteínas
o Incremento de susceptibilidad a la
radiación y quimioterapia
o Daño irreversible para largas
exposiciones (>60 min)
o Desnaturalización severa e irreversible
de proteínas
o Daño y desnaturalización de DNA
o Daño irreversible para cortas
exposiciones (4 a 6 min)
 Coagulación de proteínas casi
instantánea
Métodos de Síntesis de Nanorods de Au ‐ Coloides
Ruta química - mediado por “semillas”
«Bottom up»
Precursor: HAuCl4
(Fuentes de iones Au+3)
1. Reducción y nucleación de semillas (nanoesferas de Au):
Precursor Cluster
 NaBH4 (Brush)
 Na3C6H5O7 (Turkevich)
2. Crecimiento de nanorods (coloides) con banda de plasmón en el NIR:
Estabilización electrostática ó estérica (CTAB)
Funcionalizados
HAuCl4  CTAB* (Surfactante)  AgNo3  C6H8O6  Semillas 
mPEG-SH (Funcionalización)
(*) CTAB: Cetyltrimethylammonium bromide
PROYECTO INNOVATE PERÚ
DESARROLLO Y PRODUCCIÓN DE NANORODS DE ORO CON POTENCIAL APLICACIÓN EN TERAPIA 
FOTOTÉRMICA A PARTIR DE ORO METALICO DE  ALTA  PUREZA  PROCEDENTE DE LA REGIÓN LA 
LIBERTAD
EQUIPO INVESTIGADOR: Dr. Luis M. Angelats Silva – Investigador Principal (UPAO)
Dr. Sixto R. Prado Gardini – Coordinador general (UPAO)
Dr. Wilder Aldama Reyna – UNT (Entidad Asociada)
PhD. Kevin A. Willkinson – (UPAO)
Méd Veter. MSc. José Villena Suárez ‐ (UPAO)
Lic. David Asmat Campos, Lic. En Física ‐ RR HH
Ing. Quím. MSc. Daniel Sánchez Vaca ‐ Tesista
MSc. Jesús Rivera Esteban, ‐ Tesista
UNT
Colaboradores LABINM; Analistas: Lic. Henry León León y Heraldo De la Cruz B.
SUBVENCIÓN: S/. 323,041.06
1. Obtención y validación del precursor “hecho en casa”: Ácido Cloroáurico
Lámina de Oro metálico  La Libertad ‐ Perú
10X
Materia prima:
Precursor:
HAuCl4 .3H20
0.006898M
200 250 300 350 400 450 500
0.0
0.5
1.0
1.5
Longitud de onda,  (nm)
Ab
so
rb
an
ci
a
HAuCl4.3H2O - Standar 
 0.00003 M
 0.00005 M
 0.000065 M
 0.00007 M
200 250 300 350 400 450 500
0
1
2
3
HAuCl4.3H2O - Home made 
Ab
so
rb
an
ci
a
Longitud de onda,  (nm)
0.00003 0.00004 0.00005 0.00006 0.00007
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
A
bs
or
ba
nc
ia
 M
áx
Molaridad ( M)
R2 = 0.99017
HAuCl4 ‐ 0.001M
5 mL
CTAB, 0.20 M
5 mL
Nitrato de plata –
0.004 M
77 M ‐ 206 M
Acido ascórbico 
0.0788M
100 L 
Crecimiento de nanorods de oro con banda de plasmón en NIR:
Semillas de 
oro
36 L
Nanorods de Au coloidal 
Variando la concentración de nitrato de plata (AgNO3):
26/01/2017
Imágenes por STEM: (a) 134 M, (b) 170 M y (c) 206 M
L. Angelats S. y col, MRS Advance, 2016. 
26/01/2017
Nitrato de plata 
(M)
Z potencial
(mV)
Razón de 
aspecto (L/D)
134 +20.44 5.2
170 +32.53 6.0
206 +26.74 5.4
Pellets de 
Nanobarras
Patrón XRD de Nanobarras de oro con 170 M 
de nitrato de plata
Valores de Z-potencial (NICOMP NANO Z 3000):
DIFRACTÓMETRO DRX
110
Micelas de CTAB ‐AuCl2‐
Semillas 
cubiertas con 
CTAB  
Au‐NPs en crecimiento 
(Desarrollo de planos 
cristalinos) 
100
Adsorción de iones de Ag+ en la
familia (110) debido a la
presencia de iones bromuro Br‐
Crecimiento preferencial en la dirección Z 
‐ (100)
CTAB‐AuCl2 (Ag+ – Br‐)
Mecanismo de crecimiento con AgNO3
Ag0 en Au 
100
Crecimiento XY debido al 
enlace Ag+‐ Cl‐ (exceso de 
AgNO3) 
26/01/2017
2 4 6 8 10 12 14
keV
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
 cps/eV
 C 
 O 
 Ag 
 Ag 
 Au Au 
Au 
 Br Br 
Spectrum: Acquisition 223
Element Series unn. C norm. C Atom. C Error (3 Sigma)
[wt.%] [wt.%] [at.%] [wt.%]
-------------------------------------------------------
Carbon K-series 8.55 9.64 58.46 4.26
Oxygen K-series 1.24 1.40 6.36 0.99
Silver L-series 1.75 1.97 1.33 0.26
Gold L-series 74.36 83.86 31.00 5.53
Bromine K-series .78 3.13 2.85 0.33
-------------------------------------------------------
Total: 88.67 100.00 100.003
SEM TESCAN – VEGA 3 LMU (LABINM – UPAO)
L. Angelats y col.
Refs. (1) W. Shi and et al. , (2) B. Nikoobakht and M.
A. El‐Sayed , (3) K. Khai Ling and et al.
26/01/2017 MRS SPRING MEETING 2016_PH
CTAB/BDAC
(5 mL)
HAuCl4.3H2O 
0.0010M 
AgNO3 –
0.004M
AA ‐
0.0788 M
Semillas de 
oro 
(a) 0.04
(b) 0.11
(c) 0.18
(d) 0.29
(e) 0.36
(f) 0.75
5 mL 450 L 100 L 36 L
t10 min 17 h 18 h
Efecto de la razón molar BDAC/CTAB:
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
A
sp
ect r
at
io
Lo
ng
itu
di
na
l p
la
sm
on
 p
ea
k,
 n
m
BDAC/CTAB molar ratio
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
400 500 600 700 800 900 1000 1100
0.0
0.5
1.0
1.5
fe
d
b
a
c
954.0 nm
BDAC/CTAB molar ratio 
A
bs
or
ba
nc
e 
Wavelength,  ( nm)
 a. 0.04
 b. 0.11
 c. 0.18
 d. 0.29
 e. 0.36
 f. 0.75
Efecto de la razón molar BDAC*/CTAB:
26/01/2017
max
(*) BDAC: Benzyldimethylammonium chloride
26/01/2017
26/01/2017
HAuCl4 ‐ 0.001M
5 mL
BDAC/CTAB, 0.75
5 mL
Nitrato de plata –
0.004 M
500 L
Acido ascórbico 
0.0788M
80 ‐ 130 L 
Semillas
42 L
Efecto del volumen de ácido ascórbico (AA);  BDAC/CTAB – 0.75:
400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
1069 nm
1079 nm
Nanorods de oro en CTAB/BDAC 0.75 - variando ácido ascórbico ( AA)
A
bs
or
ba
nc
e 
Wavelength,  ( nm)
 80
 90
 100
 110
 120
 130
AA (L)
1085 nm
(A.R.)máx ~ 8.5
EVALUACIÓN DE RETENCIÓN EN SANGRE (“Blood clearance”)
[Modelo: Ratas albino Holtzman]
1. NRdsAu‐BDAC/CTAB en buffer 7.4
2. Funcionalizadas con mPEG‐SH (NRdsAu‐mPEG‐SH) en buffer
400 500 600 700 800 900 1000 1100
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
A
bs
or
ba
nc
e 
Wavelength,  ( nm)
 NBsAu-BDAC/CTAB
 NBsAu-BDAC/CTAB en Bufer 7.2
 NBsAu-BDAC/CTAB-mPEG-SH
Z potencial (mV)
+20.44 (NRdsAu‐BDAC/CTAB)
+12.53 (NRdsAu‐BDAC/CTAB en buffer 7.2
‐0.11 (NRdsAu‐mPEG‐SH)
26/01/2017
Espectrómetro: ICP‐OES (Inductively Coupled Plasma, Óptico)
Standares de Au: 0.01 ppm ‐ 10 ppm
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
Comparación NrdsAu-mPEG, NrdsAu-CTAB/BDAC y PBS pH 7.4
C
on
ce
nt
ra
ci
ón
 (
ng
-o
ro
/g
-s
an
gr
e)
 ( h)
 NrdsAu-mPEG
 NrdsAu-CTAB/BDAC
 PBS pH 7.4
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
Riñón
Hígado
Nrds Au-CTAB/BDAC
Riñón
Hígado
C
on
ce
nt
ra
ci
ón
 (
ng
-o
ro
/g
-ó
rg
an
o)
Nrds Au-mPEG
Toxicidad en órganos
400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 14
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
1069 nm
1079 nm
A
bs
or
ba
nc
e 
Wavelength,  ( nm)
1085 nm
EVALUACIÓN FOTOTÉRMICA DE NANORODS DE ORO USANDO RADIACIÓN LÁSER
 = 1064 nm (NIR), - 500 mW
Q
0 2 4 6 8 10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18 Fototermia con láser IR ,  = 1064 nm - Onda continua - 500 mW
T
(
C
°)
Tiempo ( min)
 Agua ultrapura
 Nanorods Au ( 
máx
 = 9 8 0 n m )
0 1x102 2x102 3x102 4x102 5x102 6x102 7x102
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50 Fototermia con láser,  = 1064 nm - Onda continua - 500 mW
Te
m
pe
ra
tu
ra
 (°
C
)
Tiempo (s)
 Agua ultrapura
 max = 1085 nm
 max = 1079 nm
 max = 1069 nm
máx
Banda longitudinal
EQUIPAMIENTO UTILIZADO - LABINM (Universidad Privada Antenor Orrego - UPAO)
– ÁREA DE NANOTECNOLOGÍA-
MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO –
TESCAN VEGA 3 LMU – EDS‐STEM
Analizador de nanopartículas‐Z‐POTENCIAL 
ESPECTROFOTÓMETRO – Analytik‐Jena, SPECORD 
PLUS 250
190 – 1100 nm
ESPECTROFOTÓMETRO FT‐IR/RAMAN
Thermo Scientific DIFRACTÓMETRO DE RAYOS X (DRX
Bruker – ECO Advance
NICOMP NANO Z 3000
26/01/2017
CONCLUSIÓN:
Es posible obtener satisfactoriamente nanorods de oro por ruta
química con banda de plasmón longitudinal en el NIR, lo que hace
posible su aplicación en terapia del cáncer mediante fototermia
empleando láser IR.
AGRADECIMIENTO
SUBVENCIÓN:
S/. 323,041.06
GRACIAS!!
Luis M. Angelats Silva26/01/2017