Nanocompuestos de hierro polímero biodegradable como sistemas de liberación de fármacos antitumorales

Resumen

NANOCOMPUESTOS DE HIERRO-POLÍMERO BIODEGRADABLE COMO SISTEMAS DE LIBERACIÓN DE FÁRMACOS ANTITUMORALES En este trabajo se han empleado por primera vez en aplicaciones biomédicas núcleos de hierro y de hierro/magnetita sintetizados en el laboratorio. Para ello dichos núcleos fueron recubiertos con un polímero no iónico (biocompatible) que actúa como barrera protectora contra el sistema inmune, ralentizando así el tiempo de permanencia dentro del organismo. Se realizaron varios ensayos con diferentes pesos moleculares del polímero utilizado. Como una forma de comparar los atributos de las nanopartículas, se emplearon igualmente nanopartículas comerciales de hierro, y se sintetizaron nanopartículas de magnetita. Con estas últimas se prepararon transportadores con la estructura en multicapa magnetita/ácido poliacrílico (Carbopol)/chitosán. Para comprobar el recubrimiento se empleó la microscopía electrónica de transmisión y barrido de alta resolución. Por otra parte se determinaron los ciclos de histéresis magnética, lo cual demostró la naturaleza superparamagnética de las nanopartículas. Además, al ser la imanación de saturación y la susceptibilidad inicial mayores para las partículas de hierro/magnetita, se admite un recubrimiento espontáneo de un óxido no magnético, salvo que se fuerce el recubrimiento con magnetita. Se confirmó que el empleo de la técnica de electroforesis es eficaz para el seguimiento de los tratamientos superficiales aplicados a las partículas. En nuestro caso, para ambos diseños de nanopartículas, el punto isoeléctrico está en torno a pH 5. Debido al carácter neutro del recubrimiento polimérico éste no afecta de manera significativa las propiedades electrocinéticas de los núcleos magnéticos, aunque las recubre eficazmente; sucediendo lo mismo con las nanopartículas comerciales. En el caso de las nanopartículas de magnetita, su punto isoeléctrico, originalmente en pH 6.5, se modifica por adición de carbopol, que lo reduce hasta 5. La adición posterior de la capa de chitosán eleva la movilidad a valores más positivos y fuerza un pH hasta 9.5 como punto isoeléctrico. Empleando métodos espectrofotométricos (cuantitativos) y electroforéticos (cualitativos) se ha investigado la capacidad de vehiculización para tres fármacos antitumorales (5-fluorouracilo [5-FU] y doxorrubicina [DOX] con hierro y hierro/magnetita; gemcitabina [GEM] con magnetita/carbopol/chitosan [M/C/CH]). Los resultados de dichos experimentos para 5-FU hacen suponer que la ausencia de carga en el fármaco y en la cadena polimérica, es la causa de las dificultades encontradas para adsorber 5-FU sobre Fe o Fe/magnetita recubiertos de PEG. Aunque se da la adsorción, su cuantía es muy baja. Los resultados encontrados con DOX son muy diferentes puesto que la movilidad de las partículas cambia de signo (de negativo a positivo) e incluso se produce sobrecarga. La densidad de adsorción es muy elevada en este caso. Hay que decir que es preferible el empleo de PEG de menor peso molecular para que esto suceda. También hay adsorción notable de GEM sobre los complejos M/C/CH. Los experimentos de liberación in vitro demuestran las dificultades con 5-FU, del que se libera un escaso porcentaje de la cantidad, de por sí pequeña, adsorbida. La liberación de DOX es mucho más eficiente. Se comprobó que la aplicación de un gradiente de campo magnético disminuye el ritmo de liberación, como consecuencia de la agregación y consiguiente reducción de superficie accesible. Por otra parte, los complejos M/C/CH son excelentes vehículos de GEM, capaces de liberar cantidades próximas al 100 % al cabo de unos tres días de contacto con el medio de cultivo. Se han realizado experimentos in vitro que, como prueba de concepto, muestran una buena compatibilidad de los vehículos Fe/mag/PEG con células sanguíneas, en las que no inducen daño aparente y en cuyo citoplasma son capaces de penetrar. Las partículas M/C/CH aumentan su capacidad de interacción con las células tumorales hepáticas si contienen ácido fólico en superficie, demostrando la especificidad de este.La microscopía de fluorescencia demuestra que liberan su carga de GEM en el citoplasma de las células mencionadas, y que al cabo de solo dos horas de contacto los núcleos ya contienen cantidades observables del antitumoral.