Administración intranasal de nanopartículas de oro funcionalizadas con polietilenglicol y péptido D1

Abstract

El estudio de nanopartículas de oro (NPO) para su potencial uso en terapia y diagnóstico de trastornos del sistema nervioso central (SNC) ha sido ampliamente descrito en literatura. Sin embargo, muchos estudios in vivo han demostrado que las cantidades de NPO que llegan al SNC son limitadas después de ser administradas por la vía intravenosa (IV), siendo la presencia de la barrera hematoencefálica (BHE) la principal limitante. A pesar de que se ha sugerido a la vía intranasal (IN) como una buena estrategia para evitar la BHE, son pocos los estudios que relacionen esta vía de administración y las NPO. En esta tesis se han desarrollado dos nuevos sistemas de NPO basados en nanoprismas y nanoesferas de oro funcionalizadas con un derivado de polietilenglicol HS-PEG-COOH (PEG) y el péptido D1 (NPrO-D1 y NEO-D1, respectivamente) para evaluar su llegada al SNC después de ser administrado por vía IN. Los ensayos de viabilidad celular mostraron que NPrO-D1 y NEO-D1 no fueron citotóxicos en un rango de concentraciones entre 0.05 a 0.5 nM. La administración IN de NPrO-D1 y NEO-D1 mostró una diferencia entre las dos formas de NPO, en los que esta última llegó al SNC con niveles significativamente mayores que NPrO-D1. El estudio farmacocinético mostró que el nivel máximo de oro en el cerebro fue a las 0.75 h post administración IN de NEO-D1. Comparando las administraciones IN e IV de NEO-D1, se encontró que las concentraciones de oro observadas en cerebro fueron 55 veces más altas por vía IN que por IV, mientras que en hígado y bazo las concentraciones de oro fueron 1470 y 1000 veces mayores por vía IV. Se concluye, por tanto, que la vía IN es más eficaz para dirigir las NPO al cerebro que la administración IV, evitando a su vez una exposición sistémica. Finalmente, aunque se acumuló más oro en cerebro después de la administración IN, no se observaron diferencias significativas en la distribución de NEO-D1 en las diversas áreas del cerebro entre las rutas IN y IV

Gold nanoparticles (GNP) for therapeutics and diagnostics of central nervous system (CNS) disorders have been extensively reported. However, many in vivo studies have shown that limited quantities of nanoparticles reached the CNS after intravenous (IV) administration and only traces crossed the blood-brain barrier (BBB), which is a chief drawback. The intranasal (IN) route has been suggested as a good strategy for circumventing the BBB, but only a few reports related with GNP have been published so far. In this thesis, it has been developed two new gold nanoparticulate systems based on gold nanoprisms and gold nanospheres functionalized with a polyethylene glycol derivative HS-PEG-COOH (PEG) and D1 peptide (GNPr-D1 and GNS-D1, respectively) to evaluate their delivery to the CNS after IN administration. Cell viability assay showed that GNPr-D1 and GNS-D1 were not cytotoxic for concentrations ranging from 0.05 to 0.5 nM. An IN administration of GNPr-D1 and GNS-D1 demonstrated a significant difference between the two types of GNP, in which the latter reached the CNS in higher levels than GNPr-D1. Pharmacokinetic study showed that the peak brain level of gold was 0.75 h after IN administration of GNS-D1. By comparing IN and IV administrations of GNS-D1, it was found that the gold concentrations observed in brain was 55 times higher via the IN route than via IV bolus injection. In contrast, the liver and the spleen were richer with gold by 1470 and 1000-fold 45 min after IV injection. It is concluded, therefore, that the IN route is more effective for targeting gold to the brain than IV administration, apparently by avoiding a systemic exposure. Finally, even though more gold was accumulated in the brain after IN administration, no significant difference was observed between the IN and IV routes in the distribution of GNS-D1 in the various brain areas