Desarrollo de un sistema de liberación de fármacos basado en nanopartículas magnéticas recubiertas con polietilenglicol para el tratamiento de diferentes enfermedades

Resumo

La síntesis de nanopartículas de óxido de hierro empleando diferentes métodos de preparación (Coprecipitación y Descomposición térmica en medio orgánico) ha permitido el desarrollo de una plataforma basada en nanopartículas magnéticas para diferentes aplicaciones biotecnológicas. A continuación se presentan las conclusiones más relevantes obtenidas en este trabajo de tesis: i) La síntesis de nanopartículas magnéticas de óxido de hierro vía coprecipitación, y su posterior modificación superficial con la agarosa, ha permitido su aplicación como soporte para la inmovilización de proteínas de fusión que contienen como etiqueta de afinidad un dominio tipo lectina. Este constituye un método viable para la detección y purificación de proteínas recombinantes fusionadas al módulo lectina de la proteína hemolítica del hongo Laetiporus sulphureus. La interacción con la proteína de fusión tiene un carácter bioespecífico, dirigido espacialmente, reversible y accesible al corte con proteasas. Además, al conjugar enzimas al módulo lectina de LSL es posible mantener la actividad enzimática de las mismas sobre el soporte magnético y posteriormente recuperar la proteína manteniendo su actividad biológica. ii) La síntesis de nanopartículas magnéticas de óxido de hierro por descomposición en medio orgánico ha permitido la obtención de partículas de 7, 10 y 12 nm respectivamente, con un estricto control del tamaño y forma de partícula. Las partículas presentan un comportamiento superparamagnético y elevados valores de magnetización de saturación cercanos al del material masivo. Mediante el intercambio de ligandos con DMSA y la posterior unión covalente del PEG derivatizado con grupos amino en el terminal de la cadena, a través de una reacción mediada por carbodiimida, se han podido obtener suspensiones de nanopartículas estables en agua con diámetros hidrodinámicos menores de 100 nm apropiadas para aplicaciones biomédicas. iii) Las medidas de los valores de relaxividad del protón muestran que estas suspensiones poseen un futuro prometedor como agentes de contraste en 135 Resonancia Magnética Nuclear debido a sus elevados valores de relaxividad transversal (r2) similares o mayores que los de los agentes de contraste comerciales. iv) Las nanopartículas recubiertas con DMSA y conjugadas a PEG pueden ser empleadas como una plataforma para la administración de fármacos en el tratamiento de diferentes enfermedades. Es posible su funcionalización con dos péptidos: CIGB300 y CIGB500 con vistas al tratamiento de diferentes enfermedades. v) Debido a las diferencias en la carga superficial de las nanopartículas recubiertas con DMSA y las partículas modificadas con PEG existen diferencias en el proceso de interacción célula partícula. Las partículas magnéticas recubiertas de DMSA se internalizan dentro de células vía endocitosis tras 24 horas de incubación, mientras que las partículas conjugadas a PEG permanecen adheridas a la membrana citoplasmática. Las partículas no resultan tóxicas para las células en un rango de concentraciones hasta 0,3 mg Fe/mL en el medio de cultivo. vi) Las nanopartículas recubiertas con DMSA y conjugadas a PEG afectan la vía de coagulación intrínseca de la sangre medido in vitro como el tiempo de tromboplastina parcial activada. Sin embargo no existen afectaciones en la eficacia de la vía de coagulación extrínseca o el resto de los parámetros hematológicos estudiados in vitro e in vivo. No existe daño genotóxico asociado al tratamiento con las nanopartículas a las dosis ensayadas. vii) La conjugación a PEG modifica el perfil farmacocinético de las nanopartículas aumentando el tiempo de residencia en sangre en diferentes modelos animales. viii) Mediante la combinación de métodos magnéticos y no magnéticos se pudo estudiar la biodistribución de las nanopartículas en un modelo animal de ratas Wistar. Las nanopartículas se localizan en el hígado, pulmones y bazo en etapas tempranas después de la administración (hasta 24 h) y a más largo plazo en riñones. Las nanopartículas recubiertas con DMSA se degradan a ferritina a partir de 24 h, mientras que las nanopartículas modificadas con PEG se pueden detectar hasta 30 días después de su administración en el hígado, mediante medidas de imanación e imagen por Resonancia Magnética Nuclear. ix) La administración de las nanopartículas en ratas Wistar aumenta la concentración de diferentes proteínas involucradas en la ruta metabólica del 136 hierro (DMT-1, Ferroportina y Ferritina) en hígado, bazo y riñones en etapas tempranas después de la administración, en las primeras 24 horas. Posteriormente los valores de concentración de estas proteínas en los tejidos mantienen una tendencia decreciente retornando a los valores basales en 30 días aproximadamente. Recomendaciones del trabajo 1. Realizar estudios sobre la eficiencia del sistema LSL-NPM en la purificación de proteínas de fusión en medios complejos, por ejemplo, medios de cultivo. 2. Estudiar los procesos de liberación y actividad biológica de los péptidos CIGB300 y CIGB500 tanto in vitro como in vivo. 3. Evaluar los parámetros farmacocinéticos y de biodistribución, así como un estudio de dosis de las nanopartículas magnéticas recubiertas con DMSA y modificadas con PEG en modelos animales más complejos. 4. Explorar la influencia de la administración de las nanopartículas de óxido de hierro en otros puntos de la vía metabólica del hierro 137