Formulación de nanopartículas biocompatibles y multifuncionales contra el cáncer

Abstract

El cáncer es una enfermedad heterogénea y dinámica que requiere una Medicina personalizada. La Nanotecnología pretende dar respuesta a esta necesidad, mediante el desarrollo de sistemas de liberación controlada de agentes terapéuticos para mejorar la eficacia y seguridad de los tratamientos quimioterápicos, así como el desarrollo de nuevos enfoques terapéuticos y de diagnóstico avanzado. Los últimos esfuerzos científicos aspiran al desarrollo de plataformas nanotecnológicas multifuncionales, para mejorar el pronóstico del cáncer, siendo los óxidos de hierro uno de los nanomateriales más prometedores para tal fin. La Tesis Doctoral tiene como objetivo principal el diseño de un nanosistema biocompatible para el tratamiento combinado de tumores mediante quimioterapia e hipertermia magnética y con capacidad de diagnóstico por resonancia magnética de imagen. Con este fin se ha diseñado una metodología reproducible de obtención de nanopartículas de magnetita embebidas en una matriz de poli(ε-caprolactona) y posteriormente funcionalizadas con quitosano. Este nanocompuesto se ha sometido a una extensa caracterización para verificar su tamaño, estructura, composición química, carga eléctrica y termodinámica superficial, estabilidad coloidal y capacidad magnética. La biocompatibilidad de las nanopartículas se ha investigado mediante ensayos celulares de proliferación y morfología, mientras que su idoneidad para la vía de administración parenteral se ha verificado mediante ensayos de hemocompatibilidad. La capacidad de los nanocompuestos como sistema de transporte controlado de gemcitabina se ha analizado mediante exhaustivos ensayos in vitro de carga y liberación de fármaco, y de citotoxicidad inducida en células tumorales. La aplicabilidad de los nanocompuestos en hipertermia magnética antitumoral ha sido evaluada mediante la utilización de campos electromagnéticos en cultivos de líneas celulares de cáncer. Se ha estudiado también la relajatividad de las nanopartículas para validar su uso como agente de contraste en resonancia magnética de imagen. Aprovechando su capacidad como agente de contraste T2, se han realizado estudios de biodistribución. A la vista de los resultados obtenidos, puede concluirse que las nanopartículas [(magnetita/poli(ε-caprolactona)]/quitosano constituyen una herramienta biocompatible multifuncional (quimioterapia + hipertermia + agente de contraste en resonancia magnética de imagen) con posibilidades prometedoras para la teranosis frente al cáncer.

Cancer is a heterogenous and dynamic disease that requires a more personalized medicine. Nanotechnology goals is to give an answer to this necessity by means of the engineering of controlled drug delivery systems to enhance both efficacy and safety chemotherapy profile but also to develop novel therapeutic approaches and advanced diagnostic tools. Current research efforts aim to design multifunctional platforms for an improved cancer prognosis. In that sense, iron oxides are one of the most promising nanomaterials. The PhD thesis main purpose is to design a biocompatible nanosystem for combined antitumoral treatment based on chemotherapy and magnetic hyperthermia and diagnosis capability via magnetic resonance imaging. With that aim, a reproducible obtaining methodology has been developed for magnetic nanoparticles inclusion into a poly(ε-caprolactone) matrix which was then functionalized using chitosan. Resultant nanocomposites have been submitted to an extensively characterization for size, structure, chemical composition, electrical charge and thermodynamic surface, colloidal stability and magnetic capability. Nanoplatform biocompatibility has been researched using proliferation and morphologic cellular assays whereas parenteral administration has been validated through an haemocompatibility evaluation. Control gemcitabine delivery nanocomposites potential has been investigated by exhaustive in vitro tests of drug payload and release in addition to the induced cytotoxicity in tumour cells. Antitumoural magnetic hyperthermia nanosystems possibilities have been explored by applying electromagnetic fields to tumoral cell lines cultures. Magnetic relaxitivity was also studied for nanoparticle validation as a contrast agent in magnetic resonance imaging. Taking into account nanoparticle capacity as a T2 contrast agent, biodistribution experiments have been realized. In view of the results obtained, it can be concluded that magnetite/poly(ε- caprolactone)]/chitosan nanoparticles constitute a biocompatible multifunctional tool (chemotherapy + hyperthermia + contrast agent for magnetic resonance imaging) with promising possibilities for the theragnosis against cancer.