Hidroxiapatitas y nanopartículas de óxido de grafenorespuesta celular y aplicación biomédica

Resumen

En la presente Tesis Doctoral Hidroxiapatitas y nanopartículas de óxido de grafeno: Respuesta celular y aplicación biomédica se analizan a nivel celular los efectos de dos tipos de materiales con fines biomédicos muy diferentes: a hidroxiapatitas para regeneración ósea y tratamiento de osteoporosis y b nanopartículas de óxido de grafeno para tratamiento antitumoral por hipertermia. CAPÍTULO I El aumento de la esperanza de vida conlleva una mayor incidencia de patologías asociadas a la edad como la osteoporosis, debida a un desequilibrio en el remodelado óseo. Por esta razón, existe gran demanda de biomateriales para la prevención y tratamiento local de fracturas osteoporóticas. La hidroxiapatita sustituida con silicio SiHA despierta gran interés por su mayor bioactividad y por el papel de este elemento en la calcificación ósea. Las hidroxiapatitas nanocristalinas nanoHA , debido a su similitud con el componente mineral del hueso y su osteoconductividad, ocupan una posición clave respecto a otras biocerámicas. En la presente Tesis Doctoral se ha evaluado el efecto del factor de crecimiento fibroblástico básico unido a SiHA como inductor de los procesos de osteogénesis y angiogénesis. Asimismo, se han investigado los efectos de nanoHA y nanoSiHA sobre macrófagos y linfocitos T y sobre la diferenciación y actividad de osteoclastos, analizando los posibles beneficios de estos materiales para tratar la osteoporosis. Los resultados obtenidos se recogen en el Capítulo I y dieron lugar a las siguientes publicaciones: Matesanz MC et al. Macromol Biosci 12: 446, 2012. Lozano D et al. Acta Biomater 8: 2770, 2012. Matesanz MC et al. J Colloid Interface Sci 416: 59, 2014. Matesanz MC et al. J Mater Chem B 2: 2910, 2014. Todos estos estudios indican el elevado potencial de nanoSiHA como biomaterial biocompatible para la combinación con factores de crecimiento y la modulación del remodelado óseo lo que le convierte en candidato ideal para tratamiento de osteoporosis y regeneración ósea. CAPÍTULO II El osteosarcoma es una patología ósea de gran importancia al afectar mayoritariamente a adolescentes. La inducción de hipertemia local mediante nanopartículas está en estudio actualmente como alternativa a la quimioterapia y la radioterapia. Las nanopartículas de óxido de grafeno nanoGO presentan un gran potencial para su aplicación biomédica debido a su capacidad para inducir hipertermia cuando se exponen a radiación infrarroja cercana NIR , no invasiva, inocua, y que penetra la piel. Una vez internado el nanoGO en las células tumorales, se podría inducir el incremento de temperatura local sobre el material y provocar la muerte celular. En la presente Tesis Doctoral se ha llevado a cabo el estudio de la cinética de incorporación de nanoGO en diferentes tipos celulares, la evaluación de su biocompatibilidad y localización intracelular, así como los efectos de distintos tratamientos de fototermia con nanoGO sobre osteoblastos humanos Saos2 derivados de osteosarcoma. Los resultados obtenidos se recogen en el Capítulo II y han dado lugar a las siguientes publicaciones: Vila M et al. Nanotechnology 23: 465103, 2012. Matesanz MC et al. Biomaterials 34: 1562, 2013. Vila M et al. Nanotechnology 25: 035101, 2014; Global Medical Discovery, Key Nanotechnology Articles, June 27,2014. Estos estudios han permitido conocer los efectos de nanoGO sobre diferentes tipos celulares tras su incorporación, su localización intracelular, así como la importancia de la elección de las condiciones adecuadas de tiempo y potencia de exposición a luz NIR para controlar el tipo de muerte celular, reduciendo los efectos secundarios para su posible utilización en el tratamiento local del osteosarcoma. Los resultados obtenidos permiten conocer las respuestas celulares específicas a nanoSiHA y nanoGO, esenciales para la posible aplicación biomédica de estos materiales en patologías óseas como osteoporosis y osteosarcoma, respectivamente.