Síntesis de biopolímeros para el desarrollo de nanoplataformas de reconocimiento molecular

Abstract

El reconocimiento molecular es fundamental para el diseño de técnicas efectivas de diagnóstico y el desarrollo de tratamientos específicos. En este sentido, las nuevas tendencias son el uso de nanoplataformas funcionalizadas con moléculas específicas para el reconocimiento molecular. En el área de tratamientos se tiene a los sistemas de administración de fármacos usando nanopartículas poliméricas, los cuales también deben cumplir en la medida de lo posible con características de reconocimiento celular. Algunos de los polímeros biodegradables más efectivos utilizados en la actualidad para la preparación de nanopartículas son el ácido poli (láctico-co-glicolico) (PLGA) y el polietilenglicol (PEG). El acoplamiento de estos dos polímeros con biotina, además de provocar cambios favorables en las propiedades fisicoquímicas de las partículas, nos habilitan para la posibilidad de funcionalizar los sistemas de administración de fármacos y dirigirlos específicamente a un área de interés. Además, se tiene que muchos de los anticuerpos comerciales se venden acoplados a biotina, con el fin de que estos se puedan acoplar fácilmente a la proteína avidina, por medio de la química llamada “click” (avidina-biotina). En esta investigación, se realizó la modificación del polímero PLGA con PEG y después se acopló biotina usando técnicas de conjugación basadas en carbodiimidas, resultando el biopolímero PLGA-PEG-Biotina. La síntesis de este biopolímero se corroboró usando Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FT-IR), donde se pudieron observar las bandas características del acoplamiento de los polímeros y la biotina. Después de sintetizar el biopolímero se prepararon nanopartículas utilizando 6 fracciones másicas diferentes de PLGA-PEG-Biotina:PLGA, las cuales fueron 0.0:1.0, 0.2:0.8, 0.4:0.6, 0.6:0.4, 0.8:0.2, 1.0:0.0. Las nanopartículas se caracterizaron por dispersión dinámica de luz y electroforesis por láser Doppler, donde resultaron diámetros hidrodinámicos de partícula en el rango 130 a los 170 nm, índices de polidispersidad en los rangos de 0.08 a 0.25 y potenciales Z en los rangos de los -34 a los -23 mV. Se encontró que la fracción másica de 0.6:0.4 tenía las mejores características fisicoquímicas, teniendo mayor control de preparación. Las diferentes fracciones másicas utilizadas en teoría deberían de resultar en diferente número de moléculas de biotina en la superficie de las nanopartículas, lo cual pudiera representar un factor a considerar en el acoplamiento de la proteína avidina en la superficie de las nanopartículas. El acoplamiento de avidina se llevó a cabo utilizando el mismo número de moles de esta, en función de la masa de nanopartículas (la masa de nanopartículas fue igual para todos los acoplamientos). Antes de acoplar la avidina a las nanopartículas se estudió la actividad de esta con respecto a biotina, por medio del efecto hiperclórico. La actividad de avidina resultó en un 87.5%, es decir, se pudieron conjugar 3.5 moléculas de biotina en cada avidina, independientemente de los dos buffers usados, buffer de carbonato de amonio 0.2 M pH 8.9 y buffer salino de fosfatos 10 mM pH 7.4 (PBS). Después se acopló avidina conjugada con fluoresceína (avidina-FITC) a las nanopartículas y cuantificó la fluorescencia, resultando en un incremento en la concentración promedio de avidina en la superficie de las nanopartículas cuando se incrementa la proporción másica del biopolímero PLGA-PEG-Biotina, lo cual indica que se puede controlar la cantidad de avidina en la superficie de las nanopartículas por medio de la fracción másica de los biopolímeros usados en la preparación de las nanopartículas. El presente trabajo puede contribuir en el área farmacéutica para el suministro específico y dirigido de fármacos y terapéuticos. Al utilizar la tecnología de la química “click” (avidina-biotina) sobre la superficie de las nanopartículas, nos posibilita el utilizar una gran diversidad de anticuerpos los cuales se encuentran actualmente disponibles en el mercado, ya unidos a biotina. El acoplamiento de anticuerpos permite que las nanopartículas tengan especificidad a células diana, reduciendo así la exposición de los agentes terapéuticos en los demás tejidos y aumentando la efectividad de estos.