Diseño de nanopartículas de alta capacidad de adsorción de ligandos: sinergia en la unión de ligando a polielectrolitos de carga opuesta

Abstract

El uso de fármacos proteicos ha demostrado ser una aproximación terapéutica enormemente exitosa que ha revolucionado el tratamiento de diversas enfermedades, como el cáncer, el VIH y por supuesto, la diabetes. Sin embargo, sigue presentando retos por su baja estabilidad cuando estas biomoléculas se almacenan, a largo plazo, en disolución acuosa. Los fenómenos responsables de esta pérdida de su actividad biológica son tanto físicos (desnaturalización, agregación, adsorción a las superficies del contenedor de almacenamiento, etc.) como químicos (degradación, deaminación, etc.). Además de la pérdida su identidad biológica, los productos finales de los procesos de degradación pueden dar lugar a respuesta inmune cuando son dados al paciente con el consiguiente riesgo para su salud. Todo ello, reduce de forma drástica la utilización generalizada de fármacos proteicos cuyos resultados in vivo han demostrado ser excelente. El presente trabajo presenta una nueva metodología en la síntesis de complejos proteína – nanopartícula que permite regular a discreción la cantidad de proteína por unidad de masa de nanopartícula. Para ello, su utilizan una serie de polimeros cargados (polielectrolitos) para estabilizar la superficie de la nanopartícula (de sílice, SiO2, o magnetita, Fe3O4) y evitar su agregación. El polielectrolito utilizado es de signo opuesto a la proteína que se pretende adsorber. Ajustando las concentraciones relativas de nanopartícula (recubierta de polielectrolito, NP@PE), proteína y polielectrolito libre (en exceso) es posible ajustar la cantidad de biomolécula unida al complejo final. La cantidad de ligando finalmente unido al complejo nanopartícula –polielectrolito, NP@PE, es independiente de la cantidad de nanopartícula (sílice o magnetita) y depende exclusivamente de la relación de concentraciones de proteína y polielectrolito. En otras palabras, la cantidad final de biomolécula adsorbida por unidad de masa de nanopartícula aumenta linealmente con la cantidad de polielectrolito en exceso utilizado en la síntesis. Las implicaciones de los resultados presentados en este Trabajo Fin de Máster en los procesos de transporte o captura de ligandos, así como en el almacenamiento de biomoléculas a largo plazo son evidentes. Por un lado, se pueden desarrollar estrategias que aumentan la eficiencia de las nanopartículas en procesos como el transporte de fármacos o la eliminación de contaminantes en aguas continentales y marinas. Por otro, la individualización de las moléculas de ligando una vez adsorbidas al recubrimiento de las nanopartículas minimiza la posibilidad del establecimiento de interacciones intermoleculares que son, en muchos casos, causantes de la desnaturalización de proteínas en procesos multimoleculares (agregación fibrilación, etc.).