Aplicaciones biomédicas de materiales nanoparticulados basados en sílice y en oro

Resumo

Morfología, tamaño, densidad de carga y estabilidad coloidal son propiedades físicas de las nanopartículas (NPs) que determinan su eficacia como agentes de transfección. En este trabajo se ha estudiado la influencia en la capacidad de transfección de NPs de sílice mesoporosa (MSN) de su funcionalización superficial con aminas primarias, cuaternarias, cíclicas o polímeros catiónicos. La estabilidad coloidal de estos materiales en medios fisiológicos se relacionó con su capacidad para transfectar células humanas, demostrando la importancia de la agregación y la carga superficial. La funcionalización de las MSN con el polímero catiónico polietilenimina (PEI) otorgó una carga superficial positiva que permitió la unión efectiva de plásmidos y promovió un estado de aglomeración de los conjugados MSN-PEI/ADN que permitía su internalización celular, resultando en una transfección eficiente. Por otro lado, se investigó el efecto del tamaño de las NPs sobre su capacidad de transferencia génica. Para ello, se sintetizaron y caracterizaron dos especies de NPs de oro funcionalizadas con PEI (GNPs-PEI), con distribución de tamaño en torno a 6 nm (GNPs-PEI < 10 nm) o 70 nm (GNPs-PEI < 100 nm), respectivamente, que se emplearon para transfectar una variedad de plásmidos en células humanas. Mientras que las GNPs-PEI < 100 nm fueron incapaces de transfectar, las GNPs-PEI < 10 nm actuaron como agentes de transferencia génica eficientes. El éxito de las GNPs-PEI < 10 nm como vectores de transfección se relacionó con mecanismos de escape endosomal del ADN. La posibilidad de modificar la geometría y la composición de las GNPs permite la preparación de nanoestructuras plasmónicas capaces de absorber luz en la región del intrarrojo cercano (NIR) y convertirla en calor (NIR-NPs). En este trabajo se ha explorado el comportamiento fototérmico de tres tipos de NIR-NPs: nanoshells (NS), GNPs huecas (HGNPs) y nanorods acoplados a metil-polietilenglicol-tiol (NRs-mPEG). Tras la incubación de células humanas con las NIR-NPs y posterior irradiación NIR, se encontraron marcadas diferencias en su termoeficiencia debido a una interacción asimétrica de los materiales con el ambiente biológico. Se exploró la habilidad de las especies más eficientes térmicamente, NS y HGNPs, para modular la expresión de transgenes controlados por el promotor del gen termosensible humano HSP70B. Los resultados indicaron que los niveles de expresión del gen testigo DsRed-Monómero o la citotoxicidad del gen antiproliferativo FMG-GALV aumentaban en función de la concentración del nanomaterial y de la duración de la exposición al láser NIR. La combinación de hipertermia óptica con la expresión de FMG-GALV incrementó la muerte celular como resultado de la sinergia establecida.