Estudios preliminares de permebeabilidad, estabilidad y toxicidad de nanopartículas metálicas conjugadas a péptidos

Abstract

El desarrollo de la nanotecnología contribuye de manera importante al campo de la biomedicina. Un ejemplo de ello es el uso de nanopartículas metálicas (NPM) para producir la desagregación de conglomerados proteicos tóxicos como el beta amiloide (Ab), involucrado en la enfermedad de Alzheimer (EA). Las NPM, al ser sometidas a campos magnéticos oscilantes (CMO), absorben energía y la disipan de manera local (nanométricamente). Para el tratamiento de enfermedades como la EA es necesario dirigir las NPM hacia la diana terapéutica, siendo en este caso las placas amiloides, formadas principalmente por agregados tóxicos de Ab. Para ello las NPM se pueden conjugar a transportadores adecuados, como péptidos o anticuerpos específicos. Para el desarrollo de una estrategia terapéutica basada en el uso de NPM, es necesario conocer la biodisponibilidad, toxicidad y estabilidad de ellas, por ser éstos, aspectos determinantes para su potencial aplicación. El enfoque principal del presente estudio es evaluar la estabilidad, toxicidad y aspectos relacionados con la biodisponibilidad de nanopartículas de oro (AuNP) y conjugados de estas partículas con péptidos de características definidas. En consecuencia, se realizaron ensayos de toxicidad in vitro utilizando neuronas hipocampales de embriones de rata, e in vivo, utilizando el crustáceo Artemia Salina. La estabilidad de las AuNP, conjugadas y sin conjugar, se estudió en suero de rata para evaluar su comportamiento en medios biológicos de cara a un posible uso farmacológico y, en medio de cultivo Neurobasal y agua de mar, para determinar si estas sustancias son estables en los medios utilizados para los ensayos de toxicidad. Finalmente, mediante el ensayo PAMPA, se estudió la permeabilidad in vitro de las AuNP y de sus conjugados, encontrándose que la permeabilidad efectiva por difusión pasiva es muy baja. Así, se logró determinar que las AuNP poseen una baja toxicidad en los sistemas estudiados, que son estables en medios biológicos y que el mecanismo por el cual las AuNP ingresarían al interior celular, es principalmente activo. Los resultados de estas investigaciones contribuirán al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas, basadas en el uso de conjugados de péptidos a NPM.

The nanotechnology development makes a remarkable contribution to the biomedicine field. An example of that, is the use of metallic nanoparticles (MNP) aiming to produce of the disruption of toxic protein conglomerates, involved in Alzheimer disease (AD) as beta amyloid (Ab). When exposed to oscillating magnetic fields (OMF), MNP are able to absorb energy and deliver it with nanometrical accuracy. Diseases as AD require leading MNP to a specific therapeutic target, in this case, the amyloid plaques which are made of toxic aggregates of Ab. To perform this action, MNP can be bound to adequate carriers like peptides or specific antibodies. In order to develop a therapeutic strategy based on the use of MNP, it is necessary to know their bioavailability, toxicity and stability, because of the critical role of those aspects in its potential use. The main focus of this work is to evaluate the stability, toxicity and issues related to the bioavailability of gold nanoparticles (AuNP) and conjugates of these particles with peptides of specific characteristics. In consequence, in vitro toxicity assays were performed using rat embryonic hipocampal neurons, and Artemia salina was used to perform in vivo assays. The stability of conjugated and none conjugated AuNP, were studied in rat serum to evaluate its behavior under biological frames aiming at a possible pharmacological use, and neurobasal cultures frames and sea water were use to determine its stability under toxicity assays sceneries. Finally, by means of the use of PAMPA assays, the in vitro AuNP and conjugates permeability were studied, finding that the effective permeability of passive diffusion is very low. Thus, it was possible to determine that AuNP have a low toxicity under the studied circumstances, that are stable in biological frames and that the entrance of AuNP to the cell lumen is by means of a predominant active mechanism. The results of this work will contribute to the development of new therapeutic strategies based in the use of conjugates of MNP-peptides.