Detección de glifosato basada en la transferencia de energía por resonancia de luminiscencia (LRET) entre nanopartículas de conversión ascendente y naftalimida.

Abstract

Las nanopartículas de óxido de gadolinio dopadas con erbio (Gd₂O₃:Er) constituyeron la plataforma central de este trabajo, debido a sus propiedades luminiscentes y a la posibilidad de modificar su superficie para desarrollar sistemas de reconocimiento molecular con aplicaciones ambientales y biomédicas. Se sintetizaron y caracterizaron nanopartículas Gd₂O₃:Er, las cuales se emplearon en dos estrategias de aplicación. En la primera, orientada a la detección de glifosato (Gly), se adsorbió sobre las nanopartículas un fluoróforo derivado de 1,8-naftalimida (NATP). La interacción entre ambos componentes produjo transferencia de energía y una respuesta fluorescente modulada. La presencia de Gly desplazó al fluoróforo de la superficie, generando un cambio en la señal óptica relacionado con su concentración. Se determinó una concentración óptima de NATP de 200 µM y se observó una respuesta preferencial frente a Gly en comparación con otros aniones evaluados. En la segunda estrategia, dirigida al antígeno prostático específico (PSA), las nanopartículas fueron funcionalizadas con APTES y glutamina para incorporar el péptido Mu-HSSKLQ, sintetizado mediante fase sólida. Los análisis espectroscópicos, fisicoquímicos y de fluorescencia respaldaron la síntesis de las nanopartículas, la obtención del péptido y las etapas de modificación superficial. Aunque no se completaron los ensayos de detección de PSA, el nanosistema obtenido establece una base para su evaluación futura como plataforma fluorescente de reconocimiento proteolítico. En conjunto, los resultados muestran la versatilidad de Gd₂O₃:Er para diseñar nanosistemas con distintas aplicaciones analíticas.

Erbium-doped gadolinium oxide nanoparticles (Gd₂O₃:Er) were used as the central platform in this work because of their luminescent properties and the possibility of modifying their surface to develop molecular recognition systems for environmental and biomedical applications. Gd₂O₃:Er nanoparticles were synthesized, characterized, and employed in two application strategies. The first strategy focused on glyphosate (Gly) detection. A 1,8-naphthalimide-derived fluorophore (NATP) was adsorbed onto the nanoparticle surface. The interaction between both components promoted energy transfer and generated a modulated fluorescence response. In the presence of Gly, the fluorophore was displaced from the nanoparticle surface, producing an optical signal change associated with its concentration. An optimal NATP concentration of 200 µM was determined, and a preferential response toward Gly was observed compared with the other anions evaluated. The second strategy was directed toward prostate-specific antigen (PSA). The nanoparticles were functionalized with APTES and glutamine to incorporate the Mu-HSSKLQ peptide, synthesized by solid-phase peptide synthesis. Spectroscopic, physicochemical, and fluorescence analyses supported the successful synthesis of the nanoparticles and peptide, as well as the different surface-modification stages. Although PSA detection assays were not completed, the resulting nanosystem provides a basis for its future evaluation as a fluorescent platform for proteolytic recognition. Overall, the results demonstrate the versatility of Gd₂O₃:Er nanoparticles for the development of nanosystems with different analytical applications.