Síntesis y caracterización de nanoplataformas híbridas nanorods-quitosano tiolado-PNIPAM y su aplicación como agentes de carga de fármacos

Abstract

Tesis de maestría en nanotecnología. El estudio de la nanotecnología se ha direccionado en los últimos años hacia el desarrollo e ingeniería de nanoplataformas híbridas como novedosa área de investigación y de elevado interés tecnológico, debido a su potencial aplicación en la construcción de nanoplataformas multifuncionales que cumplan tareas de carga y liberación controlada de fármacos. En el presente trabajo de investigación, se propone como objetivo principal la preparación de una nanoplataforma hibrida (orgánico-inorgánico) multifuncional, es decir, que sea sensible a más de un estímulo externo, como es cambio de pH y estímulos térmicos del medio en que se encuentre. Esta síntesis se llevó a cabo mediante la polimerización vía radicales libres de la ANIPAM en presencia de nanovarillas de oro estabilizadas con una matriz polimérica de quitosano tiolado. Se proponen el uso de materiales sensibles que respondan con cambios estructurales como respuesta a estímulos externos como radiación electromagnética e internos como pH y temperatura. La incorporación de nanoestructuras inorgánicas de metales nobles como nanovarillas de oro (NvAu) da lugar a la formación de nanoplataformas hibridas que pueden ser activadas mediante un haz de luz incidente. Utilizar nanoplataformas como acarreadores de fármacos; entiéndase por nanoplataformas el acoplamiento de dos o más materiales en un dispositivo nanométrico, representa varias ventajas para administrar fármacos, entre las cuales están el prolongar el tiempo de liberación, otorgar especificidad al difundirse en el tejido deseado (ya sea de manera pasiva o activa), y la posibilidad de controlar la liberación con estímulos ambientales. Para este trabajo se utilizaron como centro nanopartículas de oro las cuales tienen la particularidad de responder a la luz de manera que absorben la mayoría de la energía (a ciertas longitudes de onda) resonando los electrones superficiales y generando como consecuencia el calentamiento del material. La razón de utilizar formas anisotrópicas como nanovarillas es desplazar el plasmón de resonancia longitudinal hacia el rojo, evitando dañar el tejido al momento de aplicar el estímulo externo por medio de un láser. Se recubrieron las nanopartículas de oro con quitosano modificado con grupos tiol (-SH) los cuales son susceptibles de formar enlaces coordinados con el oro. Se usó el polímero PNIPAM ya que se caracteriza por una transición de fase estimulada por la temperatura, por debajo de los 32°C las cadenas del polímero y las moléculas del solvente forman una mezcla homogénea, mientras que por arriba de los 32°C se presenta una separación de fases por el colapso del polímero debido al rompimiento de los puentes de hidrógeno y el predominio de los grupos isopropil. La caracterización estructural de la nanoplataforma se realizó haciendo uso de la técnica de espectroscopia infrarroja por transformadas de Fourier (FT-IR) para comprobar la funcionalización de los nanorods o nanovarillas de oro (NvAu) con el quitosano. De igual manera se caracterizó mediante la técnica de Potencial ζ en cada etapa de síntesis, esto para comprobar el recubrimiento mediante la carga superficial, que es particular tanto para las vAu, como para cada polímero que se utilizó. El tamaño se midió mediante la técnica de dispersión de luz dinámica (DLD), además, se realizó la caracterización morfológica mediante Microscopia de Fuerza Atómica (MFA) y Microscopia Electrónica de Barrido (MEB). Con base en los resultados obtenidos, se concluyó que la nanoplataforma sintetizada es capaz de mantener las propiedades características de cada material que la compone.