Desarrollo de nanopartículas de ZnO:MgO como potenciales nanocarriers de antraciclinas sensibles al pH tumoral

Abstract

En la actualidad, y en los últimos diez años, la nanotecnología ha entrado en auge, dada su capacidad para resolver problemáticas de distinta índole. En particular, la nanomedicina permite generar distintas plataformas de entrega de fármacos, los cuales pueden ser protegidos y guiados a distintos tejidos y órganos. El objetivo del presente trabajo es desarrollar nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) dopadas con magnesio, que permitan la conjugación a drogas y puedan disolverse a pH tumoral (pH 4.0 – 5.5). Las nanopartículas de ZnO poseen la particularidad de disolverse en condiciones ácidas. De esta forma, al ingresar a la célula por medio de endocitosis, las nanopartículas pueden componer un sistema de entrega de fármaco antitumoral controlado, con disolución de las mismas, liberando Zn+2 al medio intracelular de la célula en conjunto con la droga transportada, y con un potencial efecto sinérgico. Para explorar este sistema de entrega de fármacos, la primera parte del trabajo correspondió a la síntesis de las nanopartículas. Para lo cual se empleó el método de precipitación, el que consiste en la reacción de sales de zinc y magnesio con hidróxido de potasio. En la segunda parte del trabajo se evaluó el perfil toxicológico de las nanopartículas de ZnO en embriones de Danio rerio para corroborar su potencial toxicidad. Luego, las nanopartículas fueron funcionalizadas con dos polímeros, polialilamina y poliestirensulfonato, y un aminosilano APTES, con el objeto de obtener nanopartículas que puedan conjugarse con distintas drogas. Finalmente, se utilizó curcumina, como droga modelo, conjugada con la nanopartícula desnuda y funcionalizada, con el objeto de evaluar la capacidad de asociación de la droga a la nanopartícula. Se lograron desarrollar nanopartículas de ZnO dopadas con magnesio, las cuales tienen gran capacidad de adhesión a drogas que tengan estructura de tipo carbonilo-hidroxilo (por ejemplo, curcumina, doxorubicina y daunorubicina), posiblemente por medio de la formación de compuestos coordinados. En embriones de Danio rerio, son tóxicas, sin embargo, el recubrimiento del conjunto nanopartícula-droga, podría disminuir la toxicidad de estas. Así, próximos estudios biológicos podrán explorar estos aspectos en mayor detalle y la mejora del nanosistema

Currently, and in the last ten years, nanotechnology has boomed, given its ability to solve problems of various kinds. In particular, nanomedicine allows generating different drug delivery platforms, which can be protected and guided to different tissues and organs. The objective of this work was to develop zinc oxide nanoparticles (ZnO) doped with magnesium, which allows conjugation to drugs and can dissolve at tumoral pH (pH 4.0 - 5.5). The ZnO nanoparticles have the particularity of dissolving in acidic conditions. In this way, upon entering the cell by means of endocytosis, the nanoparticles can compose a controlled antitumor drug delivery system, with their dissolution, releasing Zn+2 in the intracellular medium of the cell in conjunction with the transported drug, and with a potential synergistic effect. To explore this drug delivery system, the first part of the work corresponded to the synthesis of nanoparticles. For this, the precipitation method was used, which consists of the reaction of zinc and magnesium salts with potassium hydroxide. In the second part of the work, the toxicological profile of the ZnO nanoparticles in Danio rerio embryos was evaluated to corroborate its potential toxicity. Then, nanoparticles were functionalized with two polymers, polyalylamine and polystyrene sulfonate, and an aminosilane APTES, in order to obtain nanoparticles that could be conjugated with different drugs. Finally, curcumin was used, as a model drug, conjugated with the nude and functionalized nanoparticle, in order to evaluate the association of the drug to the nanoparticle. ZnO nanoparticles doped with magnesium were developed and have great capacity of adhesion to drugs that have carbonyl-hydroxyl groups in their structure (for example, curcumin, doxorubicin and daunorubicin), possibly through the formation of coordinated compounds. In Danio rerio embryos, they are toxic, however, the coating of the nanoparticle-drug set, could diminish the toxicity of these. Thus, next biological studies will be able to explore these aspects in greater detail and the improvement of the nanosystem