Desarrollo de un sistema de nanoencapsulación terapéutico basado en partículas de sílice y nanotubos de carbono

Abstract

El fracaso clínico de muchas terapias potencialmente eficaces a menudo no se debe a la falta de efectividad de la terapia, sino a deficiencias en el direccionamiento del sistema de encapsulación. La nanotecnología nos da la oportunidad de desarrollar nuevos sistemas de transporte de fármacos que podrían liberar la terapia específicamente a demanda en el lugar específico, reduciendo así los efectos secundarios y aumentando la eficacia del medicamento. En nuestro laboratorio, hemos desarrollado un sistema multi-estructurado basado en partículas de sílice recubiertas con nanotubos de carbono biodegradables. Estas partículas son capaces de i) entran a las células mediante vía endocitosis mediada por receptor, ii) escapar de las membranas endo-lisosómicas sin mostrar toxicidad y iii) ser degradadas por diferentes cultivos celulares. Como prueba de concepto, para investigar la eficiencia del sistema en la administración de fármacos, hemos encapsulado colorantes fluorescentes dentro de partículas de sílice mesoporosa y hemos cuantificado la liberación de colorante en diferentes medios. Los datos obtenidos en esta tesis indican cómo controlar la naturaleza del recubrimiento de las partículas de sílice para poder determinar el tiempo y la orientación subcelular de la liberación terapéutica in vivo.

The clinical failure of many potentially effective therapies is often not due to the lack of effectiveness of the therapy, but rather to deficiencies in the cellular and subcellular targeting of the delivery system. Nanotechnology gives us the opportunity to develop new drug nanocarrier systems that could release the therapy specifically on demand at the targeted location, thus reducing the side effects and boosting the efficacy of the drug. In our laboratory we have developed a multi-structured nano-carrier system based on mesoporous silica particles coated with biodegradable carbon nanotubes. These particles are able to i) enter cells by receptor mediated endocytosis, ii) escape the endo-lysosomal membranes without showing toxicity and iii) are degraded by cell producing no detectable toxicity. As a proof-of-concept, to investigate the efficiency of the system in drug delivery we have encapsulated fluorescent dyes inside mesoporous silica particles and have quantified dye release in different media. While the carbon nanotube coating endows the particles with the ability to escape the endo-lysosomal membranes, our studies also demonstrate the importance of the different polymeric coatings of the silica particles in delivery. These data indicate how controlling the nature of the coating of these systems we can determine the time and subcellular targeting of the therapeutic release in vivo.