Estudio de la estabilización de nanoprismas de oro conjugados con angiopep-2 y su evaluación sobre la viabilidad celular

Abstract

Las nanopartículas de oro han ganado un gran interés científico ya que presentan propiedades y características únicas como una gran área superficial, resonancia de plasmón superficial, son biocompatibles y fáciles de sintetizar, entre otras. Pueden ser irradiadas de manera externa, absorbiendo energía, y liberarla de manera localizada en forma de calor, proceso denominado fototermia, el cual se ha utilizado en estrategias para destruir células cancerígenas o para desagregar agregados tóxicos, como los presentes en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. Para esta aplicación, las nanopartículas deben ser irradiadas con longitudes de onda en la región del infrarrojo cercano, denominada “ventana biológica” (700 a 1100 nm de longitud de onda) donde los tejidos no absorben la irradiación. Los nanoprismas de oro utilizados en esta tesis son estructuras anisotrópicas que poseen absorción en la “ventana biológica”, por lo que actualmente se investigan para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Son sintetizados de manera sencilla y sin la utilización de reactivos tóxicos. Se sintetizaron y caracterizaron nanoprismas de oro, los cuales fueron multifuncionalizados con polietilenglicol, otorgando estabilidad al nanosistema, y con el péptido angiopep-2, que se ha reportado que permite el traspaso de las nanopartículas de oro a través de la barrera hematoencefálica mediante un mecanismo de transcitocis mediada por el receptor de lipoproteínas de baja densidad LRP1. La conjugación se realizó con dos tipos de polietilenglicol; el HS-PEG-Ome, que disminuye las interacciones inespecíficas y el HS-PEG-COOH, que posee un grupo carboxílico para la formación de un enlace amida con el péptido. Mediante la caracterización del nanosistema en las distintas etapas de conjugación y funcionalización se corroboró la incorporación de polietilenglicol y angiopep-2 a los nanoprismas de oro. Además, el nanosistema fue enriquecido mediante el uso de un protocolo de centrifugaciones. Por otra parte, se evaluó la estabilidad coloidal en medio de cultivo DMEM/F12 1% y PBS, siendo los nanoprismas de oro estables en sus distintos grados de multifuncionalización, con excepción de los nanoprismas desnudos en PBS los que son completamente inestables. Finalmente, estos nanosistemas obtenidos no presentaron efectos sobre la viabilidad celular de la línea SH-SY5Y a las condiciones estudiadas, haciendo a estos nanoprismas de oro un buen candidato para su utilización en terapia para enfermedades como la enfermedad de Alzheimer

Gold nanoparticles have gained great interest in science because they have unique properties and characteristics such as a large surface area, surface plasmon resonance, are biocompatible and easy to synthesize, among others. They can be irradiated externally, absorbing energy, and releasing in the form of heat it in a localized manner, process called photothermia, which has been used in strategies to destroy cancer cells or to disintegrate toxic aggregates, such as those present in neurodegenerative diseases such as Alzheimer's. For this application, the nanoparticles must be irradiated with wavelengths in the near infrared region, called "biological window" (700 to 1100 nm wavelength) where the tissues do not absorb the irradiation. The gold nanoprismas used in this thesis are anisotropic structures that have absorption in the "biological window", so they are currently being investigated for the diagnosis and treatment of diseases. They are synthesized in a simple way and without the use of any toxic reagents. Gold nanoprisms were synthesized and characterized, which were multifunctionalized with polyethylene glycol, granting stability to the nanosystem, and with the angiopep-2 peptide, which has been reported to allow the transfer of gold nanoparticles through the blood-brain barrier by a mechanism of transcitocis mediated by the low-density lipoprotein receptor LRP1. The conjugation with two types of polyethylene glycol was carried out; HS-PEG-Ome, which decreases the nonspecific interactions and HS-PEG-COOH, which possesses a carboxylic group for the formation of amide bond with the peptide. By characterizing the nanosystem in the different stages of conjugation and functionalization, the incorporation of polyethylene glycol and angiopep-2 to gold nanoprisms was corroborated. In addition, the nanosystem using a centrifugation protocol was enriched. On the other hand, the colloidal stability in DMEM/F12 1% culture medium and PBS was evaluated, being the gold nanoprismas stable in their different degrees of multifunctionalization, with exception of naked nanoprisms in PBS, which are completely unstable. Finally, these obtained nanosystems showed no effects on the cellular viability of the SH-SY5Y line under the conditions studied, making these gold nanoprisms a good candidate for their use in therapy for diseases such as Alzheimer's disease