Desarrollo de micelas de núcleo lipídico funcionalizadas con una cadena peptídica trifuncional como sistema de entrega de moléculas de baja solubilidad acuosa hacia cardiomiocitos

Abstract

El principal objetivo de la presente investigación doctoral fue el desarrollar micelas de núcleo lipídico funcionalizadas con una secuencia peptídica trifuncional, capaz de potenciar la absorción de moléculas de baja solubilidad acuosa a través de la vía bucal, seguida de activación biosensible por metaloproteinasa de la matriz y con direccionalización hacia cardiomiocitos. Para ello, los péptidos de interés fueron obtenidos eficientemente a través de la síntesis en fase sólida, con una pureza superior al 90%. Con ello, se procedió a conjugar los distintos péptidos elaborados con un lípido personalizado, a través de la estrategia química maleimida-tiol, obteniéndose derivados con un porcentaje de funcionalización casi total. Posteriormente, se procedió a elaborar las micelas con la matriz lipídica y el lípido funcionalizado, obteniéndose diámetros a escala nanométrica, con una alta capacidad de asociación con rodamina 123, como molécula modelo. Estas micelas demostraron mantenerse estables por al menos 6 h a una temperatura de almacenamiento 4 y 25 ºC, presentando inestabilidad rápidamente a los 37 ºC. Además, mostraron un perfil de liberación inicial explosiva de rodamina 123 permitiendo liberar en alta cantidad la molécula contenida durante las primeras horas, de acuerdo con un modelo cinético difusional de Peppas-Sahlin. A nivel de permeación, se logró determinar que las micelas funcionalizadas pudieron atravesar en mayor cuantía el epitelio bucal en comparación con las micelas no funcionalizadas y rodamina 123 en solución como controles. En términos de sensibilidad a metaloproteinasa, la secuencia peptídica conjugada sobre la superficie de las micelas mantiene sus características sensibles a esta enzima. Finalmente, las micelas de núcleo lipídico conjugadas con el péptido residual tras el corte biosensible demostraron tener una menor unión a cardiomiocitos en comparación con las micelas conjugadas con el péptido control orientador a cardiomiocito; sin embargo, fue significativamente mayor en comparación con micelas no funcionalizadas, que podría estar relacionado con la presencia de receptores de integrina ubicados en la superficie de cardiomiocitos.

The main objective of this research was to develop lipid-core micelles functionalized with a trifunctional peptide sequence, capable of enhancing the absorption of poorly water-soluble drugs through the buccal route, followed by bioresponsive activation by matrix metalloproteinase and targeting to cardiomyocytes. For this, the peptides of interest were efficiently obtained using solid phase synthesis, with a purity greater than 90%. Then, the different synthesized peptides were conjugated with a customized lipid, through the maleimide-thiol chemistry, obtaining derivatives with an almost total percentage of functionalization. Subsequently, lipid-core micelles were obtained from the lipid matrix and the functionalized lipid, yielding diameters at the nanometric scale, with high entrapment efficiency of rhodamine 123, as a model molecule. Furthermore, these micelles proved to be stable for at least 6 h at a storage temperature of 4 and 25 ºC, eliciting rapid instability at 37 ºC. In addition, the release of rhodamine 123 showed an initial burst release profile, allowing the entrapped molecule to be released in high amount during the first hours, following a Peppas-Sahlin diffusional kinetic model. In terms of permeation, functionalized lipid-core micelles showed higher permeation through buccal epithelium compared to the non-functionalized micelles and rhodamine 123 in solution as controls. Regarding to the sensitivity to matrix metalloproteinase, the conjugated peptide sequence on the surface of the micelles maintains the bioresponsive cleavage. Finally, the lipid-core micelles conjugated with the residual peptide after bioresponsive cleavage showed less binding to cardiomyocytes compared to the micelles conjugated with the peptide targeting cardiomyocytes as control; however, it was significantly higher compared to non-functionalized micelles, and might be related to the presence of integrin receptors located on the surface of cardiomyocytes.