Desarrollo de un sistema de nanoencapsulación terapéutico basado en partículas de sílice y nanotubos de carbono

Resumo

El fracaso clínico de muchas terapias potencialmente eficaces a menudo no se debe a la falta de efectividad de la terapia, sino a deficiencias en el direccionamiento celular y subcelular del sistema de administración. La nanotecnología nos ofrece la oportunidad de desarrollar nuevos sistemas de administración de medicamentos que podrían liberar la terapia específicamente de manera controlada en el lugar de acción, reduciendo así los efectos secundarios y aumentando la eficacia del fármaco. A lo largo de los últimos años se han ido desarrollando sistemas de transporte basados en diferentes nanomateriales como liposomas, dendrímeros, partículas inorgánicas y nanotubos de carbono, entre otros. Las desventajas de cada uno de estos nanomateriales hacen que no haya un sistema perfecto que cumpla con las siguientes características: que la síntesis del sistema sea reproducible con un tamaño y forma del material adaptable, que tenga gran capacidad de carga, que proteja la terapia frente a la inactivación en su transporte, que su superficie pueda ser funcionalizada de manera estable para el direccionamiento tanto celular como subcelular, que la liberación del fármaco pueda controlarse, y que el nanomaterial sea biocompatible y biodegradable. Por eso, en nuestro laboratorio se propone la idea de desarrollar un sistema multiestructurado y biosintético basado en nanotubos de carbono y partículas de sílice como una posible solución a dicha problemática. Con este diseño se van a poder encapsular diferentes terapias en el núcleo de sílice. Además, la cubierta de nanotubos de carbono multipared oxidados van a poder recubrirse de proteínas para su direccionamiento. Una vez ensamblado y estudiado el sistema propuesto hemos visto que tiene propiedades muy interesantes y únicas. El recubrimiento de los nanotubos de carbono hace que las partículas sean endocitadas de manera más rápida. Además, este recubrimiento hace que las partículas de sílice puedan ser liberadas al citoplasma. El escape endolisosomal de las partículas puede ser de vital importancia cuando se requiera el transporte de fármacos sensibles al pH ácido, debido a que se va a poder evitar la degradación del fármaco en la ruta endolisosomal. A lo largo de este trabajo se ha estudiado también, el posible efecto citotóxico de este sistema. De esta manera, hemos observado que, por un lado, dicho escape endolisosomal no genera toxicidad celular, y que, por otro lado, la estructura de sílice y nanotubos de carbono, per se, tampoco es citotóxica. Asimismo, otro de los objetivos de esta tesis, es demostrar la degradación del sistema. El recubrimiento de las partículas se hizo de nanotubos de carbono oxidados, puesto que en trabajos anteriores del grupo se ha demostrado la degradación de los mismos tanto en cultivos celulares como en tumores. Para estudiar la degradación de las partículas de sílice se utilizaron cultivos de macrófagos de ratón y células HeLa, donde se demostró dicho fenómeno en ambos tipos celulares. Además, para estudiar la eficiencia del sistema en la administración de fármacos se encapsuló, como prueba de concepto, naranja de acridina. Mediante el uso de diferentes polielectrolitos hemos observado cómo la liberación varía, por lo que, hemos demostrado cómo mediante el recubrimiento de las partículas podemos controlar la degradación y liberación de nuestro sistema. Así, mientras el recubrimiento de nanotubos de carbono otorga a las partículas la capacidad de escapar de las membranas endolisosómicas, nuestros estudios también demuestran la importancia de los diferentes recubrimientos poliméricos de las partículas de sílice en la liberación. Estos datos indican cómo controlando la naturaleza del recubrimiento de estos sistemas podemos determinar el tiempo y la orientación subcelular de la liberación terapéutica in vivo.