Desarrollo y evaluación funcional de una plataforma nanofarmacológica : nanoesferas de oro funcionalizadas con anticuerpos monoclonales para el reconocimiento molecular de MICA y sST2

Abstract

El desarrollo de biofármacos basados en anticuerpos monoclonales ha transformado el abordaje terapéutico y para el diagnóstico de múltiples patologías, aunque su desempeño funcional puede verse limitado por factores farmacocinéticos, distribución tisular y estabilidad en entornos biológicos complejos. En este contexto, la nanomedicina ha emergido como una estrategia para modular la interacción entre biomoléculas y sistemas biológicos mediante plataformas nanométricas funcionalizadas. El presente trabajo doctoral tuvo como objetivo desarrollar y evaluar una plataforma nanotecnológica basada en nanoesferas de oro funcionalizadas con anticuerpos monoclonales dirigidos contra las proteínas MICA y sST2, mediante un protocolo de adsorción cooperativa diseñado para preservar la capacidad de reconocimiento antigénico y generar nanosistemas funcionalmente activos. Para ello, se sintetizaron nanopartículas esféricas de oro de aproximadamente 40 nm mediante crecimiento por semilla, se produjeron anticuerpos monoclonales anti-MICA y anti-sST2 en sistemas celulares CHO, y se generaron nanosistemas AuNP-anticuerpo cuya funcionalización fue caracterizada mediante técnicas fisicoquímicas y bioquímicas, incluyendo espectroscopía UV-Vis, DLS, microscopía electrónica y SERS. Los resultados demostraron la incorporación estable de los anticuerpos sobre la superficie de las nanopartículas y la conservación de su capacidad de interacción molecular. En el caso del nanosistema dirigido contra MICA, se observó un aumento de la interacción entre células epiteliales gástricas GES-1 y macrófagos U937 en modelos celulares in vitro. Paralelamente, el nanosistema funcionalizado con anti-sST2 permitió explorar la interacción con este biomarcador soluble asociado a procesos inflamatorios. En conjunto, estos resultados validan el uso de nanoesferas de oro funcionalizadas mediante adsorción cooperativa como una plataforma versátil para el reconocimiento molecular mediado por anticuerpos, con potencial aplicación en estrategias de inmunointeracción celular y en el desarrollo de herramientas diagnósticas basadas en nanomateriales.

The development of biopharmaceuticals based on monoclonal antibodies has transformed the therapeutic and diagnostic management of multiple diseases; however, their functional performance may be limited by pharmacokinetic factors, tissue distribution, and stability in complex biological environments. In this context, nanomedicine has emerged as a strategy to modulate the interaction between biomolecules and biological systems through functionalized nanometric platforms. The objective of this doctoral work was to develop and evaluate a nanotechnological platform based on gold nanospheres functionalized with monoclonal antibodies directed against the proteins MICA and sST2, using a cooperative adsorption protocol designed to preserve antigen recognition capacity and generate functionally active nanosystems. To achieve this, spherical gold nanoparticles of approximately 40 nm were synthesized through a seed-mediated growth method, monoclonal antibodies anti-MICA and anti-sST2 were produced in CHO cellular systems, and AuNP–antibody nanosystems were generated. Their functionalization was characterized using physicochemical and biochemical techniques, including UV–Vis spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), electron microscopy, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). The results demonstrated the stable incorporation of antibodies onto the nanoparticle surface and the preservation of their molecular interaction capacity. In the case of the nanosystem directed against MICA, an increase in the interaction between gastric epithelial GES-1 cells and U937 macrophages was observed in in vitro cellular models. In parallel, the nanosystem functionalized with anti-sST2 enabled the exploration of interactions with this soluble biomarker associated with inflammatory processes. Together, these results support the use of gold nanospheres functionalized through cooperative adsorption as a versatile platform for antibody-mediated molecular recognition, with potential applications in cellular immune-interaction strategies and in the development of nanomaterial-based diagnostic tools.