Síntesis y caracterización de nanopartículas de fibroína de seda para el transporte de fármacos

Resumen

La academia y la industria han conseguido avances extraordinarios en una gran variedad de áreas debido al desarrollo de la nanotecnología y el control de estructuras a niveles nanoscópicos. Particularmente, en el campo de la medicina, la nanotecnología tiene el potencial de generar un impacto significativo en la salud humana pudiendo mejorar el diagnóstico, la prevención y el tratamiento de enfermedades. En este campo, la nanotecnología busca encapsular fármacos y/o compuestos trazadores en nanopartículas con el fin de aumentar la eficacia de los mismos al permitir un suministro directo en tejidos diana; al mismo tiempo que reducen su toxicidad evitando la acumulación y los consiguientes efectos secundarios en tejidos sanos. La encapsulación de fármacos también permite su liberación controlada pudiendo así evitar máximos de concentraciones elevadamente dañinas o subterapéuticas. Sumado a esto, las nanopartículas han demostrado ser de gran valor en el transporte de fármacos con baja solubilidad en agua; el cual resulta ser el principal problema a la hora de introducir nuevos medicamentos al mercado debido a que este hecho limita su biodisponibilidad en el organismo. La fibroína de seda del gusano de seda de la especie Bombyx mori es un polímero natural, proteico, que presenta una interesante combinación de propiedades mecánicas, tales como flexibilidad y resistencia que aún son difíciles de conseguir con polímeros sintéticos. Además, la fibroína es biodegradable y biocompatible, lo que la convierte en un excelente material para la producción de nanopartículas para la administración de fármacos. Las nanopartículas de fibroína de seda son capaces de cargar una amplia variedad de compuestos terapéuticos y diversas macromoléculas, penetrar membranas biológicas y ser modificadas químicamente para ampliar su funcionalidad. Si bien la notable resistencia mecánica de la fibroína es una de las propiedades atractivas del biomaterial, el proceso de síntesis de nanopartículas se encuentra obstaculizado por su elevada estabilidad. Un método reciente, desarrollado por el Grupo de Investigación en el que se ha realizado la presente tesis doctoral, basado en la utilización de líquidos iónicos para disolver la fibroína nativa, ha permitido la producción de nanopartículas en un proceso fácil y escalable a la industria. El proceso de síntesis de nanopartículas de fibroína de seda consta de varias etapas. En primer lugar, se lleva a cabo la purificación de la fibroína, mediante la eliminación de la sericina (método conocido como desgomado). En segundo lugar, la fibroína debe ser disuelta en sus unidades monoméricas y, por último, ésta es regenerada en forma de nanopartículas. Cada uno de estos procesos puede tener efectos significativos en la estructura secundaría de la proteína y dadas las implicaciones que ésta tiene en la resistencia, degradabilidad y biocompatibilidad del producto final, su estudio resulta indispensable. Por otro lado, para la correcta administración de dosis terapéuticas, los fármacos cargados en las nanopartículas deben ser cuantificados con precisión. Hasta la fecha, dos enfoques son utilizados principalmente para esta tarea. Los cuales están basados en una medición directa o indirecta del contenido de carga de fármaco en la nanopartícula. Sin embargo, ambos adolecen de las ineficiencias de la extracción del fármaco y del proceso de separación sólido-líquido, así como de errores de dilución. Dadas las consideraciones anteriores, esta Tesis doctoral se centra en el estudio de las nanopartículas de fibroína de seda como nanotransportadores de fármacos, su proceso de síntesis utilizando líquidos iónicos, la caracterización de la estructura secundaría de la proteína durante todo el proceso de síntesis y la cuantificación de la cantidad de fármaco cargado en las nanopartículas.