Efecto del grado de sustitución sobre la formación y estabilidad de nanopartículas de quitosano-polietilenglicol
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Resumen en español
RESUMEN: los materiales poliméricos están siendo ampliamente usados en el campo farmacéutico y biomédico para muchas aplicaciones, entre ellas, el desarrollo de sistemas de liberación controlada de principios activos. El quitosano es uno de estos polímeros de gran interés al ser un material con propiedades de biodegradabilidad, biocompatibilidad, alta carga positiva, actividad antimicrobiana, notable afinidad a las proteínas, entre otras; por lo que la preparación de nanopartículas mediante el método de gelación ionotrópica, utilizando tripolifosfato pentasódico, es el mejor método, ya que forma las nanopartícula de manera rápida, y además homogéneas. Sin embargo, estas nanopartículas son inestables en medio fisiológico (pH 7,2 a 7,4) y como alternativa, se potencia el uso del polietilenglicol (PEG) para modificar el quitosano y obtener nanopartículas más estables, pero según investigaciones recientes aun es incierto si su grado de sustitución si afecta a la estabilidad de dichas partículas. Con este fin, se exploró la posibilidad de mejorar la estabilidad de las nanopartículas de quitosano modificándolas con PEG cuando se usa un grado de sustitución mayor al 1 %. De acuerdo a la metodología planteada, primero se realiza la modificación del biopolímero de quitosano con PEG, para luego dar paso a la formación de las nanopartículas mediante gelación ionotrópica. Una vez obtenidas dichas nanopartículas se determina el efecto del grado de modificación sobre el tamaño y la carga superficial, esperando obtener nanopartículas Q-g-PEG con un tamaño inferior a 200 nm, además de estables en condiciones fisiológicas simuladas (con un pH de 7.4, una temperatura de 37 °C y una fuerza iónica de 163 mM), lo cual se determinó a través de un análisis de DLS y potencial ζ (Nanoplus, Micromeritics, EEUU). Finalmente, se obtuvo un protocolo de funcionalización para la formación de nanopartículas del copolímero Q-g-PEG, con grado de sustitución mayor al 1 % del cual se estableció que, al simular a condiciones fisiológicas, las nanopartículas no fueron estables debido al aumento en su tamaño y PDI.
Resumen en inglés
ABSTRACT: Polymeric materials are being widely used in the pharmaceutical and biomedical fields for many applications, including the development of controlled release systems for active ingredients. Chitosan is one of these polymers of great interest as it is a material with properties of biodegradability, biocompatibility, high positive charge, antimicrobial activity, remarkable affinity to proteins, among others; so, the preparation of nanoparticles by the ionotropic gelation method, using pentasodium tripolyphosphate, is the best method, since it forms the nanoparticle quickly, and also homogeneous. However, these nanoparticles are unstable in physiological medium (pH 7.2 to 7.4) and as an alternative, the use of polyethylene glycol (PEG) to modify chitosan and obtain more stable nanoparticles is promoted, but according to recent research it is still uncertain whether its degree of substitution affects the stability of these particles. To this end, the possibility of improving the stability of chitosan nanoparticles by modifying them with PEG when using a degree of substitution higher than 1 % was explored. According to the proposed methodology, first the chitosan biopolymer is modified with PEG, and then the nanoparticles are formed by ionotropic gelation. Once these nanoparticles are obtained, the effect of the degree of modification on the size and surface charge is determined, hoping to obtain Q-g-PEG nanoparticles with a size of less than 200 nm, as well as stable in simulated physiological conditions (with a pH of 7.4, a temperature of 37 °C and an ionic strength of 163 mM), which was determined through a DLS and ζ-potential analysis (NanoPlus, Micromeritics, USA). Finally, a functionalization protocol was obtained for the formation of Q-g-PEG copolymer nanoparticles, with a degree of substitution greater than 1 %, from which it was established that, when simulating physiological conditions, the nanoparticles were not stable due to the increase in their size and PDI.