Caracterización de nanosistemas magnéticos y su aplicación en quimioterapia dirigida y nanorremediación
Metadata
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Peigneux, AnaEditorial
Universidad de Granada
Director
Jiménez López, ConcepciónDepartamento
Universidad de Granada. Programa de Doctorado en Biología Fundamental y de SistemasMateria
Microbiología Proteínas Quimioterapia Tecnología de aguas residuales Microbiology Proteins Chemotherapy Sewage technology
Date
2021Fecha lectura
2019-12-13Referencia bibliográfica
Peigneux Navarro, Ana. Caracterización de nanosistemas magnéticos y su aplicación en quimioterapia dirigida y nanorremediación. Granada: Universidad de Granada, 2021. [http://hdl.handle.net/10481/71862]
Sponsorship
Tesis Univ. Granada.; CGL2013-46612-P del Ministerio de Economía y Competitividad; EEBB-I-16-11093 (92 días), EEBB-I-17-12558 (92 días), EEBB-I-18-12984 (102 días), EST2019-013134-I (60 días) Ministerio de Economía y CompetitividadAbstract
Las nanopartículas de magnetita (Fe3O4) han despertado un gran interés en el
campo de la biotecnología debido a su alta relación superficie/volumen, que puede
utilizarse para anclar cantidades relativamente altas de moléculas específicas, y porque
pueden manipularse fácilmente utilizando un campo magnético externo, debido a su alto
momento magnético en comparación con otros óxidos de hierro. Se pueden sintetizar de
manera inorgánica utilizando diferentes procesos pero, generalmente, a altas
temperaturas y presiones, lo que implica altos costes de producción. Además, estas
magnetitas producidas químicamente no suelen presentar todas las características
deseables (alta magnetización, tamaños y morfologías adecuadas, biocompatibilidad o
alta estabilidad química) para ciertas aplicaciones biomédicas. Las bacterias
magnetotácticas (MTB) sintetizan magnetosomas, compuestos de Fe3O4 monocristalino
envuelto por una membrana, mediante un estricto control genético en el que intervienen
proteínas únicas llamadas proteínas asociadas a magnetosomas (MAPs). Este proceso de
biomineralización controlada (BCM) da como resultado nanopartículas de magnetita
con estructuras cristalinas perfectas, alta pureza química, morfologías alargadas y una
estrecha distribución de tamaños entre 30 y 120 nm, que hace que estos cristales sean de
dominio magnético único y, en consecuencia, la nanopartícula magnética ideal. Sin
embargo, no es posible escalar a nivel industrial el cultivo de MTB debido a sus
exigentes condiciones nutricionales y su lento crecimiento, por lo que los
magnetosomas no pueden obtenerse en grandes cantidades. De hecho, este es el cuello
de botella para la aplicación de los magnetosomas en nanotecnología. En este contexto,
una de las alternativas propuestas es la biomimética, es decir, la producción in vitro de
nanopartículas magnéticas similares a los magnetosomas mediante la utilización de
MAPs, dado que la interacción preferencial de MAPs con el cristal de magnetita se ha
sugerido para explicar las propiedades únicas de las magnetitas producidas por las
MTB. Sin embargo, todavía hay muchas incógnitas relacionadas con las estructuras y
funciones de la mayoría de las MAPs. Por lo tanto, desde un punto de vista biológico,
así como para la aplicación práctica de estas nanopartículas de magnetita biomiméticas
(BMNPs), comprender este proceso de BCM, el único conocido hasta ahora en el
dominio Bacteria, representa un desafío de extraordinaria importancia. Magnetite (Fe3O4) nanoparticles are of great interest in biotechnology field since
they have a large area surface, which can be used for anchoring relatively large amounts
of specific molecules, and can be easily manipulated by using an external magnetic field
because of their high magnetic moment per particle compared to other iron oxides. They
can be synthesized inorganically using different processes but, generally, performed at
high temperatures and pressures, which involves high costs of production. Moreover,
these chemically-produced magnetites usually do not have all desirable features (i.e.
high magnetization, consistent sizes and morphologies, biocompatibility or high
chemical stability) for certain biomedical applications. Magnetotactic bacteria (MTB)
synthesize magnetosomes comprised of membrane-enveloped single crystalline Fe3O4
by a strict genetic control in which are involved unique proteins called magnetosomeassociated
proteins (MAPs). This controlled biomineralization process (BCM) results in
nanomagnetites with perfect crystal structures, high chemical purity, elongated
morphologies and narrow size distribution (between 30 and 120 nm), making these
crystals a single magnetic domain and, in consequence, the ideal magnetic
nanoparticles. However, the scale up of such a production is not possible at present
because of the exigent nutrition conditions of MTB and their slow growth, so
magnetosomes cannot be obtained in large quantities. In fact, this is the bottleneck for
the application of magnetosomes in nanotechnology. In this context, one of the
proposed alternatives is biomimetic, i.e the in vitro production of magnetosome-like
magnetic nanoparticle mediated by MAPs, since preferential interaction of MAPs with
magnetite crystal has been suggested to explain the unique properties of the magnetites
produced by MTB. However, there are still many unknowns related to the structure and
function of most of the MAPs. So from a biological standpoint, as well as for the
potential application of this biomimetic magnetite nanoparticles (BMNPs),
understanding this BCM, the only one known so far in the domain Bacteria, represents a
challenge of extraordinary importance.