Nanoplataformas multifuncionales a base de polímeros biocompatibles y biodegradables como agentes teragnósticos potenciales

Abstract

Tesis de doctorado en nanotecnología. En este trabajo se realizó la síntesis, caracterización y evaluación biológica de una nanoplataforma híbrida multifuncional que consiste en la co-encapsulación de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro (SPION) y el fármaco cisplatino en una matriz de ácido poli (láctico-co-glicólico) (PLGA) modificada superficialmente con una mezcla de poli vinil alcohol (PVA)/quitosano. El trabajo se realizó en dos etapas, primeramente, las nanopartículas de magnetita fueron hidrofobizadas con ácido oleico y se encapsularon en una matriz de PLGA mediante el método de emulsión evaporación. Después de que se obtuvieron las nanopartículas de magnetita/PLGA estas fueron recubiertas utilizando diferentes concentraciones de quitosano. Los datos experimentales obtenidos a partir de dispersión dinámica de luz láser (DLS por sus siglas en inglés) y de calorimetría de titulación isotérmica (ITC por sus siglas en inglés) mostraron que la interacción de las nanopartículas de PLGA-quitosano está regulada principalmente por fuerzas electrostáticas. A partir de los resultados obtenidos en el estudio calorimétrico y utilizando un modelo de sitios idénticos de unión, se determinó que el número de cadenas de quitosano por nanopartícula de PLGA es de aproximadamente 3.4. Este resultado se confirmó utilizando un modelo basado en la teoría de Darjaguin-Landau-Verwey-Overbek (DLVO por sus siglas en inglés) aplicado a los datos experimentales obtenidos por medidas de DLS de las nanopartículas de magnetita/ PLGA/quitosano. El número de moléculas de quitosano unidas a la superficie de cada nanopartícula de magnetita/PLGA obtenidas por este método fue de 3.6. A continuación, se evaluó el efecto de la carga superficial de las nanopartículas en un modelo de membrana de células endoteliales utilizando, para ello, una mezcla de tres fosfolípidos (1,2-dipalmitoil-fosfatidilcolina, fosfatidilserina y esfingomielina). La mezcla de fosfolípidos se depositó en la superficie de la subfase acuosa contenida en la balanza de Langmuir-Blodgett. Las isotermas y curvas de adsorción muestran que la superficie catiónica de las nanopartículas cargadas interactúa fuertemente con la mezcla de fosfolípidos (neutros o cargados negativamente). Estos resultados pueden ser la base de futuros estudios para comprender la interacción entre las nanopartículas y la membrana celular. En la segunda etapa del trabajo se incorporó el fármaco cisplatino en la nanoplataforma con la intención de obtener una nanoplataforma multifuncional. Las nanoplataformas mostraron carga superficial ligeramente positiva y formas esféricas, con un diámetro promedio de 100 nm y baja polidispersidad. Este rango de tamaño sugiere que estas partículas son adecuadas para evitar el reconocimiento por parte de los macrófagos, permitiendo la explotación de la orientación pasiva del nanotransportador hacia células tumorales mediante el efecto de permeación y retención aumentada (EPR por sus siglas en inglés) y una interacción exitosa con las superficies de las membranas celulares que favorezcan su internalización. Las propiedades magnéticas y las imágenes obtenidas mediante ensayos in vitro de resonancia magnética de imagen (MRI por sus siglas en inglés) sugieren que la nanoplataforma puede ser utilizada como agente de contraste tipo T2. Los perfiles de liberación in vitro de cisplatino mostraron una liberación inicial de aproximadamente el 16% en las primeras 6 horas de incubación, seguida de una liberación sostenida durante 10 días, lo que asegura una administración lenta del fármaco en el sitio de acción prolongando su actividad quimioterapéutica. Esto fue confirmado en los ensayos de citotoxicidad in vitro que indican que el efecto quimioterapéutico del cisplatino en las líneas celulares de cáncer cervical (HeLa) y cáncer de mama (MDA-MB-231) mejora en gran medida cuando el fármaco es encapsulado en la nanoplataforma en comparación con la administración del mismo en forma libre. Por lo tanto, los resultados obtenidos indican que este nanosistema puede considerarse una prometedora nanoplataforma multifuncional con potenciales propiedades teragnósticas frente al cáncer.