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Proyectos de investigación

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Nuevos materiales nanoestructurados multifuncionales para aplicaciones biomédicas

Modelos biomiméticos

Investigador Principal: Pablo Taboada Antelo

Centro de investigación o Institución: Facultad de Física. Universidad de Santiago de Compostela

Sinopsis

La mayoría de los sistemas químicos y radiológicos empleados en la detección y tratamiento del cáncer, incluso los basados en nanopartículas, no aprovechan las anomalías fisiológicas de las células cancerosas y causan efectos colaterales adversos que limitan su eficacia. Además, las etapas de diagnóstico y terapia se realizan independientemente, lo que implica retrasos en la aplicación del tratamiento y el consiguiente riesgo para la salud del paciente. Por ello, en este proyecto se ha propuesto el desarrollo de nanoplataformas teragnósticas multifuncionales inyectables por vía parenteral que puedan ser empleadas simultáneamente en terapia anticancerígena combinando: a) la capacidad de diagnóstico a través de imágenes de resonancia magnética y/u óptica; b) la capacidad terapéutica mediante la combinación de las terapias químicas, fototérmica, magnetotérmica, y/o fotosensibilizadora.

En el presente proyecto se desarrollaron y analizaron varias nanoplataformas multifuncionales para su empleo como agentes multiterapéuticos o teragnósticos (teragnosis = terapia + diagnóstico). Por ejemplo, uno de los sistemas desarrollados se basa en nanopartículas de polímeros biocompatibles con simetría esférica cargadas con un fármaco antitumoral (doxorrubicina) y/o nanopartículas magnéticas, sobre las cuales se hace crecer una fina capa de oro metálico que le otorga capacidad de absorción de energía en el infrarrojo cercano y, por tanto, en poder generar calor de forma localizada (fototermia). Estas nanocápsulas se funcionalizan en su superficie con un ligando específico que se une a los receptores sobreexpresados en las células tumorales con el objetivo de conseguir un direccionamiento específico del nanosistema. Además, la posibilidad de modular el proceso de obtención de estas nanocápsulas permite modificar/añadir nuevas funcionalidades para abordar nuevas estrategias terapéuticas o de diagnóstico por imagen como, por ejemplo, la adhesión de RNA de interferencia que complemente la acción terapéutica del compuesto farmacológico. De esta manera, se contó con una plataforma que posee la acción de diagnóstico por imagen mediante resonancia magnética, microscopía y/o fluorescencia, y una acción terapéutica combinada mediante las capacidades citotóxicas de la terapia fototérmica, química y/o génica.

Figura 1:

1. Imagen TEM de nanocápsulas poliméricas con una capa de oro "biomimética". Inset: Imagen de una partículas de virus. 2. Dependencia de la respuesta fototérmica con la intensidad y tiempo de irradiación NIR sobre las nanoplataformas híbridas. 3. Liberación fotoinducida del "cargo" localizado en el interior de las nanoplataformas híbridas.

 

Figura 2:

Imágenes de microscopía confocal mostrando la inclusión en el interior de células cancerígenas de nanocápsulas híbridas de oro; la liberación del cargo bajo excitación lumínica y la consiguiente muerte celular por acción del cargo terapéutico y la radiación fototérmica (indicado por el "co-staining" con DAPI).

Figura 3.

a) Biodistribución de NPs de PLGA cargadas con ICG y DOXO (izquierda) y de nanoplataformas caragadas (derecha) después de 24 h en ausencia de tumor.

b) Reconstrucción de imágenes de fluorescencia que muestran la acumulación de nanoplataformas en distintos órganos después de 24 h.

c-d) Imagen de fluorescecnia mostrando la retención mediante el mecanismo EPR de las nanoplataformas en las zonas tumorales después de 48 h. Los rectángulos indican la localización del tumor (λexc = 710 nm, λem = 840 nm).

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