Diseñando nanopartículas huecas para liberación de fármacos

Abstract

En este trabajo se ha desarrollado un estudio experimental centrado en la síntesis, caracterización y evaluación de la liberación de fármacos desde nanopartículas huecas de sílice. Estas nanopartículas, ampliamente utilizadas en nanomedicina por sus propiedades fisicoquímicas, fueron diseñadas como posibles vehículos para la liberación controlada de principios activos. Como molécula modelo se utilizó la fluoresceína, dada su sensibilidad óptica y comportamiento anfótero dependiente del pH. Para llevar a cabo la síntesis de las nanopartículas huecas, se sintetizaron nanopartículas de sílice mediante el método sol-gel, seguido de su transformación en estructuras huecas mediante un proceso controlado de degradación del núcleo interno con borohidruro de sodio, en presencia de un agente estabilizante polimérico (PVP). Para la caracterización morfológica de ambas nanopartículas se utiliza microscopía electrónica de transmisión (TEM), mientras que las propiedades texturales de las nanopartículas de sílice huecas se evaluaron con isotermas de adsorción-desorción de nitrógeno. Los resultados confirmaron la formación de nanopartículas huecas con un volumen de poro dominante de aproximadamente 39 nm y una superficie específica de 49,32 m²/g. Finalmente, se estudió la cinética de liberación de una molécula modelo encapsulada mediante espectroscopía UV-Vis en medio fisiológico a pH neutro. En dichas condiciones, se observó una liberación muy rápida del fármaco, alcanzando el estado estacionario en menos de 30 minutos, lo que sugiere un mecanismo de liberación por difusión. Estos resultados evidencian el potencial de las nanopartículas huecas de sílice como sistemas eficientes para la entrega controlada de agentes terapéuticos, si bien se propone optimizar su funcionalización exterior, tanto para prolongar la liberación, como para aumentar su selectividad frente a diferentes tipos de tejidos en aplicaciones futuras.

This work presents an experimental study focused on the synthesis, characterization, and drug release evaluation of hollow silica nanoparticles (HSNs). These nanoparticles, widely used in nanomedicine due to their special properties, were designed as potential carriers for controlled drug delivery. Fluorescein was employed as a model compound because of its optical sensitivity and amphoteric nature, which depends on pH. To carry out the synthesis of hollow nanoparticles, silica nanoparticles were first synthesized using the sol-gel method, followed by their transformation into hollow structures through a controlled core degradation process using sodium borohydride, in the presence of a polymeric stabilizing agent (PVP). Transmission electron microscopy (TEM) was used for the morphological characterization of both types of nanoparticles, while the textural properties of the hollow silica nanoparticles were evaluated using nitrogen adsorption-desorption isotherms. The results confirmed the formation of hollow nanoparticles with a dominant pore volume of approximately 39 nm and a specific surface area of 49.32 m²/g. Finally, the release kinetics of an encapsulated model molecule were studied using UV-Vis spectroscopy in a physiological medium at neutral pH. Under these conditions, a very rapid drug release was observed, reaching a steady state in less than 30 minutes, suggesting a diffusion-based release mechanism. These results demonstrate the potential of hollow silica nanoparticles as efficient systems for the controlled delivery of therapeutic agents, although further optimization of their surface functionalization is proposed to both prolong the release and increase their selectivity toward different tissue types in future applications.