Post-Funcionalización covalente de nanopartículas de sílice mesoporosa

Abstract

En este proyecto se ha llevado a cabo la síntesis y caracterización de nanopartículas de sílice mesoporosa (MSNPs) funcionalizadas con grupos amino con el objetivo de hacer un estudio de liberación de un fármaco, muy utilizado en el tratamiento contra el cáncer, como la doxorrubicina. La administración de un medicamento a través de este medio presenta una serie de ventajas sobre las técnicas convencionales, tales como, un menor número de efectos secundarios negativos debido a las mejoras en su mecanismo de internalización, una mejor protección del medicamento contra la degradación y sostiene niveles plásmaticos más estables del fármaco. La síntesis de las nanopartículas se ha llevado a cabo a través del ”método de Stöber modificado”que consiste en la condensación de la sílice en medio básico en presencia de un surfactante. Los reactivos utilizados han sido, el CTAB (hexadeciltrimetilamonio) como surfactante que crea la estructura autoensamblada micelar, el TEOS (ortosilicato de tetraetilo) que es le que se condensa sobre la estructura supramolecular generada por el surfactante formando la estructura final, y el APTES (3-aminopropil tritoxilisano) que incorpora los grupos amino para dotar a las nanopartículas de mayor afinidad por los fármacos y utilizar los grupos amino para posibles postfuncionalizaciones. Para este trabajo se ha sintetizado una muestra de MSNPs funcionalizada con APTES al 12% respecto del volumen de precursor utilizado, y se ha utilizado para la caracterización una muestra sin funcionalizar ya sintetizada. Tras comprobar el grado de éxito de la funcionalización de las nanopartículas con grupos amino, usando diferentes técnicas comparando ambas muestras, se ha procedido a cargar las partículas funcionalizadas con grupos amino con doxorrubicina y se ha realizado un estudio de liberación de la misma en un medio fisiológico. Para llevar a cabo la caracterización morfológica de las nanopartículas se han usado microscopía electrónica de transmisión. Así mismo, para su caracterización química se emplearon, espectroscopía infrarroja y, termogravimetría, y por último, isotermas de adosrción-desorción de N2, para su caracterización textural. Por otro lado, utilizando la fluorimetría se ha realizado un estudio de liberación de la Doxorrubicina en las MSNPs.

In this project, mesoporous silica nanoparticles (MSNPs) functionalized with amino groups were synthesized and characterized with the aim of studying the release of a drug widely used in cancer treatment, namely Doxorubicin. The administration of a drug through this system offers several advantages over conventional techniques, such as fewer negative side effects due to improvements in its internalization mechanism, better protection of the drug against degradation, and the maintenance of more stable plasma levels of the drug. The synthesis of the nanoparticles was carried out using the “modified St¨ober method,” which involves the condensation of silica in a basic medium in the presence of a surfactant. The reagents used were CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) as the surfactant that creates the self-assembled micelar structure, TEOS (tetraethyl orthosilicate) which condenses onto the supramolecular structure generated by the surfactant to form the final structure, and APTES (3-aminopropyltriethoxysilane) to incorporate amino groups, thus providing the nanoparticles with higher affinity for drugs and making the amino groups available for possible post-functionalizations. For this work, a sample of MSNPs functionalized with 12% APTES (relative to the volume of precursor used) was synthesized, and for comparison, a non-functionalized sample was also used. After verifying the success of the amino group functionalization through different techniques, both samples were compared. The functionalized nanoparticles were then loaded with Doxorubicin, and a drug release study was performed under physiological conditions. For morphological characterization of the nanoparticles, transmission electron microscopy (TEM) was employed. For chemical characterization, infrared spectroscopy and thermogravimetric análisis (TGA) were used, and for textural characterization, N2 adsorption–desorption isotherms were measured. Finally, fluorimetry was used to study the release of Doxorubicin from the MSNPs.