Multifunctional silica-based nanoparticles for biomedical applications

Resumen

Mi proyecto de tesis fue supervisado por la Dr. Anna Roig y Dr. Concepción Domingo y se centraba en la preparación de nanopartículas basadas en sílice con aplicaciones biomédicas. El propósito de la tesis es fabricar materiales híbridos (orgánicos-inorgánicos) complejos como dispensadores de fármacos utilizando fluidos supercríticos (FSC) con las propiedades adecuadas para su aplicación en biomedicina. Para conseguirlo, se han abordado dos objetivos principales: primero, evaluar la potencialidad de materiales porosos basados en sílice, sintetizados sin usar agentes porogénicos, como sistemas de liberación de fármacos; y segundo, explotar la utilidad de los fluidos supercríticos en la síntesis y funcionalización de materiales. Durante la realización de la tesis, se han sintetizado materiales nanoestructurados basados en sílice, cargado con un fármaco modelo, modificado física y químicamente en su superficie y estudiado de forma preliminar como potenciales sistemas biomédicos analizando su interacción con entidades y medios biológicos relevantes. El manuscrito está organizado en ocho capítulos: • El capítulo 1 proporciona una introducción general a la nanotecnología y la ciencia de coloides (con especial mención a la nanomedicina), junto con las principales estrategias para sintetizar nanopartículas de sílice y óxido de hierro y sus aplicaciones biomédicas. También se da una breve explicación sobre el magnetismo, así como descripciones y usos de los FSC en ciencia de materiales. El objetivo de este capítulo es situar al lector en el contexto científico de la tesis. • El capítulo 2 describe la síntesis y caracterización de los materiales porosos basados en sílice empleados en la tesis: aerogeles de sílice monolíticos, partículas submicrométricas de sílice y nanopartículas compuestas núcleo(óxido de hierro)-corteza(sílice). • El capítulo 3 informa sobre la fabricación de productos híbridos para aplicaciones biomédicas impregnando los materiales basados en sílice con un agente terapéutico a través de su disolución en dióxido de carbono (CO2) supercrítico. El capítulo incluye la preparación in situ y encapsulación de dos fotosensibilizadores orgánicos como una prueba de concepto. Los detalles sobre los procesos y la caracterización, en términos de carga, propiedades estructurales y texturales de los materiales resultantes, son presentados. Se dedica especial atención a la conformación química y estabilidad del fármaco dentro de las matrices de sílice y la cinética de liberación in vitro en medio acuoso. • El capítulo 4 explica el uso de biopolímeros para recubrir las partículas basadas en sílice, los cuales confieren propiedades para aplicaciones biomédicas, tales como la liberación controlada de fármacos y características mejoradas para las interacciones con células. El método de recubrimiento implicó el uso de CO2 comprimido como no-solvente o como medio de reacción y catalizador para el polímero. Se presentan las propiedades morfológicas y estabilidad térmica de los materiales obtenidos. Los resultados en la dispensación del fármaco in vitro en medio acuoso y la estabilidad del fármaco se presentan y se comparan con los encontrados para partículas sin recubrir. • El capítulo 5 muestra los estudios preliminares de nuestros materiales como portadores potenciales de fármacos, en términos de degradabilidad, estabilidad coloidal en medios biológicos, citotoxicidad y captación celular. Estrategias para la funcionalización de la superficie de la sílice con el objetivo de solucionar dificultades comunes relacionadas con sus bioaplicaciones también se recogen. • El capítulo 6 enumera las conclusiones generales derivadas de la presente tesis e incluye algunas sugerencias para futuras investigaciones en el tema. • El capítulo 7 da una breve introducción a los fundamentos teóricos de las técnicas experimentales utilizadas y las características técnicas de los equipos empleados. • El capítulo 8 contiene información sobre el autor y las publicaciones obtenidas durante el trabajo de doctorado.