Nanotubos de carbono biocampatibles, síntesis y aplicaciones en biomedicina
- Autores: Mohyeddin Assali
- Directores de la Tesis: Inmaculada Fernández Fernández (dir. tes.), Noureddine Khiar el Wahabi (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Número de páginas: 409
- Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Galbis Perez (presid.), Rosario Fernández Fernández (secret.), Ramón Eritja Casadellà (voc.), Gerard Tobías Rossell (voc.), María J. Vicent Docon (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
Planteamiento y objetivos de la tesis.
Considerando todo lo comentado anteriormente, el planteamiento general de esta Tesis Doctoral ha consistido en la síntesis de nuevos sistemas nanométricos que emulen la estructura de la membrana celular. Teniendo en cuenta que de una manera esquemática una membrana celular puede definirse como una bicapa lipídica recubierta de hidratos de carbono, los modelos diseñados en esta Tesis Doctoral han ido encaminados hacia la construcción de este tipo de organizaciones supramoleculares, y su aplicación en procesos biológicos que implican carbohidratos. Para cumplirlos, se han planteados tres objetivos principales, que a su vez, se subdividen en varios objetivos parciales definidos, de manera que se pueden alcanzar de un modo rápido, eficiente y convergente.
- El primer objetivo básico consiste en el uso de nanotubos de carbono como plataforma naométrica para la síntesis gliconanomateriales biocompatibles solubles en agua.
- El segundo objetivo principal está encaminado hacia la síntesis de nuevos nanomateriales con una cavidad interna hidrófoba y su uso como nanovectores para el transporte inteligente de medicamentos.
- El tercer y último objetivo, consiste en estudio de la autoorganización supramolecular de neoglicolípidos con el fin de sintetizar nuevos bionanomateriales.
En el capítulo I, y dentro del primer objetivo básico, se ha planteado como objetivo parcial la funcionalización no covalente de nanotubos de carbono, empleando neoglicolípidos anfifílicos que poseen una parte hidrófoba portadora de un sustituyente aromático capaz de interaccionar mediante fuerzas de tipo apilamiento ?-? con la superficie del nanotubo.
Para la solubilización de nanotubos monocapa, se plantea el uso del pireno como sustituyente aromático por su conocida capacidad de interaccionar con el plano basal del sistema ? del grafito con una magnitud relativamente elevada. Para la solubilización de los nanotubos multicapa se ha planteado como objetivo adicional desarrollar un anclaje aromático nuevo, complementario del pireno, derivado del tetrabenzo[a,c,g,i]fluoreno (Tbf), un compuesto cuya estructura recuerda a una mariposa con alas abiertas. Los agregados preparados serán solubles en agua, biocompatibles con una exposición multivalente de motivos glucídicos y cuya capacidad de reconocer biomoléculas de forma será determinada.
El objetivo del tercer capítulo consiste en el desarrollo de una metodología de solubilización de nanotubos de carbono monocapa que aúna las ventajas de la funcionalización covalente y la no covalente mediante el mantenimiento de la integridad estructural de los nanotubos de carbono paralelmente a una elevada estabilidad. Para ello, se ha planteado el uso del neoglicolípido IV, que tiene como parte lipídica un derivado diacetilénico, diseñado para aumentar la estabilidad de los agregados mediante una fotopolimerización posterior.
Una vez comprobada la autorganización en semicilindro, semejante a la observada con el SDS, se llevara a cabo una etapa de fotopolimerización mediante una luz ultravioleta (254 nm), que conducira a la obtención de nanotubos de carbono rodeados de gliconanoanillos. En los agregados formados, cada molécula de lípido esta enlazada con dos de las moléculas adyacentes, generando así una red de polímeros lipídicos entrelazados, que confieren así la rigidez y estabilidad esperadas al entramado supramolecular.
Los agregados obtenidos serán solubles en agua, de tamaño nanométrico, y cuya estructura tiene bastante semejanza con la membrana celular. Asimismo, los anillos con estructura de bicapa lipídica exponen un gran número de glicoligandos hacia la fase acuosa de manera similar al glicocálix, mientras que los nanotubos de carbono confieren estabilidad al entramado molecular de la misma manera que el citoesqueleto en la membrana celular. Es por ello, que una vez obtenidos se llevaran a cabo estudios de reconocimiento molecular con lectinas, y de agregación bacteriana como etapa previa al desarrollo de antibióticos de nueva generación.
Uno de los objetivos fundamentales planteado en el capítulo IV, consiste en la síntesis de nuevos nanovectores que aúnen las ventajas estructurales de las nanopartículas utilizadas en la vectorización activa de medicamentos con una cavidad adicional interna capaz de hospedar, proteger, solubilizar en agua y transportar principio activos hidrófobos. Para alcanzar este objetivo y aprovechando que los anillos resultantes tras la polimerización de los agregados de glicolípidos alrededor de los nanotubos obtenidos en el capítulo III presentan una naturaleza compacta y rígida se llevará a cabo estudios dirigidos para extraerlos de los nanotubos y obtener así nuevos bionanomateriales, que se han denominado gliconanosomas (GNS).
Estos nanomateriales están dotados de una cavidad interna hidrófoba cuyo tamaño depende del nanotubo utilizado como molde, y una superficie externa hidrófila debida a la cadena PEG y a la subunidad de carbohidrato. Aprovechando estas características estructurales idóneas para el transporte inteligente de medicamentos, se llevarán a cabo estudios de solubilización en agua y el transporte de moléculas de interés biológico.
En el capítulo V, nos hemos propuesto dos objetivos concretos: el primero, consiste en desarrollar una nueva aproximación sintética modulable y convergente para la síntesis de una nueva serie de compuestos anfifílicos derivados de ácidos grasos diacetilénicos que presentan un anillo de triazol como puente de unión entre el fragmento glicosídico y la cadena lipídica.
El segundo objetivo, consiste en el estudio de su capacidad de generar diversidad supramolecular mediante autoorganización, y su aplicación para la síntesis de sistemas nanométricos de interés. Concretamente y en un primer lugar, se estudiará la autoasociación de los anfífilos sintetizados para formar liposomas y su utilización como sensor colorimétrico para detectar lectinas y bacterias, así como vehículo para transportar antitumorales insoluble en agua.
En un segundo lugar, se estudiará su capacidad para formar estructuras monodimensionales tubulares estabilizadas por diferentes fuerzas simultáneas, con especial énfasis en el aporte de la interacción por apilamiento ? entre los anillos de triazol formados frente al enlace de hidrógeno entre las amidas.
Finalmente, se estudiará la capacidad de los neoglicolípidos para formar hidrogeles, su caracterización, y su uso para la encapsulación y liberación controlada del antitumoral topotecan.
