Desarrollo de nanopartículas multifuncionalizadas con aplicaciones biotecnológicas en biomedicina

Resumo

Las nanopartículas poliméricas ofrecen una gran flexibilidad en la adaptación de su composición química, tamaño, estabilidad, morfología y funcionalidad superficial. Como resultado, se emplean como transportadores de fármacos y agentes de diagnóstico para una amplia gama de aplicaciones en diagnóstico y terapia. Concretamente, se han llevado a cabo numerosos enfoques en nanotecnología para resolver problemas asociados con el uso de agentes terapéuticos convencionales frente al cáncer. El cáncer es una de las principales causas de muerte en todo el mundo, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), siendo la distribución inespecífica de los agentes terapéuticos en los tratamientos actuales una de las causas más importantes de esta alta tasa de mortalidad. Incluso en el caso de la curación completa del cáncer, los efectos secundarios de los fármacos antitumorales son devastadores para el paciente ocasionando una mayor convalecencia. Otras de las limitaciones de los agentes terapéuticos convencionales son la toxicidad sistémica, bajo índice terapéutico y baja solubilidad en agua (para la mayoría de los fármacos quimioterapéuticos). Por lo tanto, el desarrollo de técnicas terapéuticas con efectos secundarios mínimos y de herramientas de diagnóstico mejoradas son necesarias para el tratamiento del cáncer. La implementación de nuevas estrategias nanotecnológicas ha atraído una gran atención y ofrece una respuesta prometedora en la terapia contra el cáncer. El objetivo general de esta tesis doctoral es el desarrollo y la validación de nanosistemas multifuncionales para su aplicación terapéutica y diagnóstica frente al cáncer. Durante el desarrollo del presente trabajo se ha realizado la síntesis y caracterización de nanopartículas de poliestireno aminofuncionalizadas, reticuladas y monodispersas con diferentes tamaños comprendidos entre 100 - 500 nm y se han caracterizado con diferentes técnicas como DLS, microscopía láser confocal, microscopía de barrido y de fuerza atómica (Objetivo 1). Se ha descrito una nueva metodología para estimar el número de nanopartículas por volumen de manera rápida y accesible mediante espectrofotometría introduciendo un nuevo parámetro –número de NPs por célula- que abre un amplio abanico de aplicaciones en ensayos celulares porque asegura la reproductibilidad y el control exhaustivo de las condiciones del experimento permitiendo la comparación entre nanopartículas de diferentes lotes (Objetivo 2). Así mismo, hemos desarrollado con éxito un nanosistema terapéutico basado en las nanopartículas de poliestireno para la liberación dirigida y selectiva de fármacos. En primer lugar, se desarrolló y validó, química y biológicamente (in vitro), un nanosistema terapéutico basado en nanopartículas funcionalizadas con un fármaco quimioterapéutico (Objetivo 3). Basándonos en los resultados obtenidos, se diseñaron y evaluaron, química y biológicamente (in vitro), nanosistemas basados en anticuerpos monoclonales, en primer lugar, como sondas de marcaje tumoral y, posteriormente, tras la conjugación del fármaco como agentes terapéuticos selectivos (Objetivo 4). Por último, se desarrolló y validó, química y biológicamente (in vitro e in vivo) un nanosistema teranóstico mediante la trifuncionalización de las nanopartículas con un fármaco, un fluoróforo y un ligando orientador, permitiendo el tratamiento selectivo antitumoral junto con la visualización y el seguimiento de la eficiencia del tratamiento (Objetivo 5).