Design of colloidal systems to control the nitric oxide release

Resumo

El objetivo de esta tesis está centrado en el diseño de sistemas coloidales para liberar Óxido Nítrico (NO) de forma controlada. El Óxido Nítrico está implicado en numerosas funciones biológicas, tales como la vasodilatación, la inhibición de la agregación de las plaquetas, o incluso posee actividad antitumoral. Estos hechos han provocado el desarrollo de plataformas que sean capaces de liberar una cierta cantidad de NO en un sitio específico. La baja solubilidad del NO en agua impide introducirlo en sistemas biológicos o controlar su actividad, por eso se han sintetizado numerosos donantes de NO. De todos ellos los mas estudiados son los S-nitrosotioles y los N-diazoniodiolatos. La descomposición de estos compuestos ha sido muy estudiada en medio acuoso, y recientemente se han publicado numerosos artículos donde se anclan a plataformas con el fin de controlar la liberación de NO tras su descomposición en condiciones fisiológicas. La desventaja de la liberación de NO a partir de estos compuestos, es que ésta no es del todo controlada, ya que se descomponen espontáneamente por vía térmica y fotoquímica además de por acción del cobre presente en el agua. Ante la necesidad de sintetizar un compuesto estable que solo libere NO bajo un único estímulo, Sortino y colaboradores, descubrieron que un derivado de la nitroanilina libera NO cuando se irradia con luz. La liberación fotoquímica de NO presenta la ventaja de una liberación totalmente controlada en términos espacio-tiempo, ya que el compuesto solamente generará NO cuando se irradie, y será totalmente estable en la oscuridad. Después de una introducción sobre Óxido Nítrico y nanopartículas, esta tesis está dividida en dos secciones, la Sección I donde se tratará la formación de NO a partir de la descomposición de RSNOs y la Sección II donde el NO se generará a partir de un fotodonador. Ambas secciones están divididas por capítulos correspondientes cada uno de ellos con una plataforma utilizada para controlar su liberación. Debido a la gran afinidad del oro por el tiol, el enlace -S-NO característico de los RSNOs se romperá liberando NO y formando partículas recubiertas con el tiol correspondiente. Basándose en esta aproximación, el Capítulo I.1. (Capítulo 1 de la Sección I) está centrado en el estudio de la formación de esas nanopartículas y en la determinación de todos los parámetros termodinámicos y la estequiometria de la reacción. Además la unión de PEN y NAP a las nanopartículas inducirá un ensamblaje reversible inducido por cambios de pH que a su vez genera la formación reversible de hot spots. La detección del NO se puede realizar directamente usando una técnica amperométrica, que además de chequear la liberación puede ser utilizada para calcular la estequiometria de la reacción y la velocidad de liberación. Estos resultados han sido demostrados en el Capítulo I.2 (Capítulo 2 de la Sección I). El Capítulo I.3. está centrado en la liberación de NO a partir del Nitrosobencenotiol sobre nanopartículas bimetálicas de oro-plata. La plata es menos afin al tiol, y esto se verá reflejado en la velocidad de liberación cuando el porcentaje de este metal sea mayor en la partícula bimetálica. Los agregados coloidales has sido objeto de numerosos estudios con el propósito de explorar su capacidad a la hora de utilizarlos como modelos sencillos de sistemas biológicos. A su vez, la estructura particular de sistemas coloidales tales como las micelas, proporcionan diferentes ambientes separados entres sí en el seno de una disolución, lo cual los hace candidatos idóneos para actuar como microreactores en multitud de reacciones químicas. Una de sus principales ventajas es la de disolver sustratos de naturaleza muy distinta en un mismo sistema. La influencia de micelas catiónicas y aniónicas en la descomposición del Nitrosobencenotiol será estudiada en el Capítulo I.4. (Capítulo 4 de la Sección I) Este estudio se complementará con el efecto que producen las micelas en la nitrosación del Bencenotiol. El estudio de la liberación de NO a partir de un fotodonador será explicado en detalle en la Sección II de esta tesis. En el Capítulo II.1. se describe la acumulación de NO alrededor de nanopartículas de oro usando la técnica Layer-by-Layer. En este capítulo se demostrará como el NO solamente se genera cuando el sistema es irradiado y que la cantidad de NO liberado depende del número de capas de poliectrolito colocado alrededor de la partícula. Finalmente se resumirán las conclusiones más importantes de cada capítulo