Publication: Efecto de la modificación con ácido fólico sobre la vectorización de nanopartículas de Quitosano-Peg
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Abstract in spanish
RESUMEN: el cáncer es una de las enfermedades con una alta tasa de mortalidad en el mundo. Por lo tanto, existen diferentes tratamientos, y la quimioterapia es uno de los tratamientos más empleados. Sin embargo, no es especifico, ya que ataca tanto a células sanas como a cancerígenas. Ante esto, la nanotecnología propone el campo de la nanomedicina, que es una ciencia que aplica los conocimientos de la nanotecnología en el campo de la salud. Como resultado de la investigación biomédica, las nanopartículas se han explorado en diversos campos de la medicina. Uno de ellos es la administración de principios activos, donde se busca que los fármacos sean más específicos y solo ataquen a células cancerígenas. Por lo tanto, es necesario diseñar adecuadamente las nanopartículas, teniendo en cuenta parámetros como la carga superficial, el tamaño, la forma, el PDI, el potencial ζ, ya que estos afectan la estabilidad coloidal de las nanopartículas, de circulación e internalización celular, así como su adhesión e ingreso a las membranas celulares. Existen diferentes biomateriales para la preparación de las nanopartículas. El quitosano es uno de los polímeros más empleados debido a sus propiedades excepcionales. Este polímero tiene grupos amina libres (-NH2), los cuales le confieren propiedades químicas destacables, como su carga positiva y su capacidad de modificación química (Gonçalves et al., 2014). Sin embargo, las nanopartículas de quitosano presentan una limitación cuando se administran por vías con un pH neutro, ya que estudios previos han demostrado que no son estables en estas condiciones. Por lo anterior, el objetivo de este proyecto fue preparar nanopartículas de quitosano (Q) modificado con polietilenglicol (PEG) y ácido fólico (AF) mediante dos métodos. En ambos métodos, se utilizó Q modificado con PEG (QPEG), y las variaciones consistieron en que, en el primer método, se modificó el Q con AF para obtener QAF y las partículas se prepararon a partir de una mezcla de ambos polímeros; en el segundo método, se prepararon las partículas con QPEG y se realizó una modificación superficial con AF. Después de preparar las partículas mediante ambos métodos, se evaluaron su tamaño, índice de polidispersidad y su potencial ζ. Además, se analizó la estabilidad en condiciones fisiológicas simuladas (con un pH de 7,4, una temperatura de 37 °C y una fuerza iónica de 167 mM) para evaluar el efecto del método de modificación en la estabilidad de las partículas. Los resultados mostraron que ambos métodos permiten obtener nanopartículas menores a 200 nm. En cuanto al potencial ζ, el método de conjugación empleado no afecta este parámetro, ya que los valores no cambian. Adicionalmente, el valor obtenido (alrededor de 16 mV) indicaron una estabilidad electrostática mínima, aunque se debe tener en cuenta que el PEG proporciona una estabilidad estérica adicional. En relación con la estabilidad en condiciones fisiológicas las nanopartículas obtenidas mediante el segundo método son estables coloidalmente en las condiciones simuladas de pH, fuerza iónica y temperatura.
Abstract in english
ABSTRACT: cancer is one of the diseases with a high mortality rate worldwide. For it, there are different treatments available, and chemotherapy is one of the most widely used. However, it is not specific as it attacks both healthy and cancer cells. In response to this, nanotechnology proposes the field of nanomedicine, which is a science that applies the knowledge of nanotechnology in the field of health. As a result, in biomedical research, nanoparticles have been explored in varios areas of medicine, including the administration of active principles. The aim is to achieve greater specificity in drugs, targeting only cancer cells. Therefore, it is necessary to design nanoparticles appropriately, considering parameters such as surface charge, size, shape, the PDI, and ζ potential. These parameters have an impact on the colloidal stability of the nanoparticles, as well as their circulation and internalization time within cells, adhesion, and entry into cell membranes. There are multiple biomaterials available for the preparation of nanoparticles. Chitosan is one of the most widely used polymers due to its exceptional properties. It possesses free amine groups (-NH2), which give chitosan its exceptional chemical properties, such as a positive charge and the ability to be chemically modified (Gonçalves et al., 2014). Nonetheless, chitosan nanoparticles have a limitation when administered through routes with a neutral pH, as previous studies have shown their instability. There, the objective of this project was to prepare nanoparticles of chitosan (Q) modified with polyethylene glycol (PEG) and folic acid (AF) using two methods. In both methods, Q modified with PEG (QPEG) was used, and the variations consisted of the following: in the first method, Q was modified with AF to obtain QAF, and the particles were prepared from a mixture of both polymers; in the second method, the particles were prepared with QPEG, and a surface modification with AF was performed. After preparing the particles using both mechanisms, their size, polydispersity index, and their ζ potential were evaluated. Additionally, their stability under simulated physiological conditions (pH of 7.4, a temperature of 37 °C, and an ionic strength of 167 mM) was analyzed to assess the effect of the modification method on particle stability. The results showed that both methods can yield nanoparticles smaller than 200 nm. The ζ potential was not affected by the conjugation method used, as the values remained consistent regardless of the preparation method. Additionally, the obtained value (around 16 mV) indicated minimal electrostatic stability, although it should be noted that PEG provides additional steric stability. Regarding stability under physiological conditions, the nanoparticles obtained through the second method exhibited partial colloidal stability under simulated physiological conditions of pH, ionic strength, and temperature.