Neodymium doped lanthanide fluoride nanoparticles as contrast agents for luminescent bioimaging and X-ray computed tomography

Abstract

The synthesis of uniform neodymium-doped lanthanum trifluoride nanoparticles with lenticular shape and a mean diameter around 45 nm by using a homogeneous precipitation method is reported. The luminescent properties of the synthesized samples in terms of their emission spectra and emission lifetime are analyzed as a function of the Nd content to find the optimum phosphor and its suitability for luminescent imaging in the second biological window. The X-ray attenuation properties of the optimum phosphor are evaluated to investigate their additional ability as contrast agent for X-ray computed tomography. Finally, the colloidal stability of the obtained nanoparticles in physiological medium and their cytotoxicity are also analyzed to assess their aptness for in vivo bioimaging applications.

Resumen

En este trabajo se ha desarrollado un método de síntesis de nanopartículas uniformes de trifluoruro de lantano dopadas con neodimio, con forma lenticular y un diámetro medio en torno a 45 nm, basado en un proceso de precipitación homogénea en medio acuoso. Las propiedades luminiscentes de las muestras sintetizadas en términos de sus espectros de emisión y tiempo de vida de las emisiones se han analizado en función del contenido de neodimio (Nd) para determinar el nanofósforo óptimo y su idoneidad para la obtención de imágenes luminiscentes en la segunda ventana biológica. Asimismo, se han evaluado las propiedades de atenuación de rayos X del nanofósforo óptimo para valorar su capacidad adicional como agente de contraste para tomografía computarizada de rayos X. Por último, también se han analizado la estabilidad coloidal de las nanopartículas obtenidas en medio fisiológico y su citotoxicidad para determinar su aplicabilidad para la obtención de imágenes biológicas in vivo.