Resumen de Estudio de la influencia en los procesos de internalización, tráfico intracelular y biodegradación de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro de los recubrimientos empleados para su uso en biomedicina y de la corona proteica que se forma sobre estos recubrimientos en entornos biológicos
La nanotecnología está en continuo desarrollo, perfeccionándose cada vez más la síntesis de nanopartículas magnéticas con diferentes recubrimientos que brindan la posibilidad de modificarlas en función de los intereses terapéuticos y de diagnósticos específicos. El impacto de la nanotecnología en la biomedicina conlleva a evaluar la influencia de la administración de nanopartículas en diversos procesos celulares que se desencadenan como resultado de su interacción con el organismo. Dentro de los mecanismos más importantes a la hora de aprobar el uso de las nanopartículas como agentes terapéuticos para tratar enfermedades como el cáncer se destacan la toxicidad, internalización, biodistribución y degradación. Por tanto, resulta imprescindible comprender cómo las características intrínsecas de las nanopartículas, así como su interacción con el microambiente celular influyen en dichos procesos. En el presente trabajo de investigación se ha analizado cómo el recubrimiento y la formación de una corona de proteínas asociada a las nanopartículas como resultado de su interacción con el entorno biológico inciden en diferentes procesos celulares. Dentro de los procesos estudiados durante esta tesis se encuentran la internalización de las nanopartículas, la activación de células inmunes y la degradación tanto de las partículas como de la corona asociada a ellas. Además, se estudió el proceso de degradación de las nanopartículas con diferentes recubrimientos a nivel celular y de organismo con el fin de optimizar parámetros de interés para incrementar la eficiencia de las nanopartículas en tratamientos antitumorales. Durante todo nuestro estudio nos centramos en dos modelos celulares: uno macrofágico y otro tumoral con el objetivo de evaluar todos los procesos en células que llevan a cabo la degradación de las partículas y células cancerígenas a las que van destinados los tratamientos.Los resultados obtenidos han evidenciado que el recubrimiento de las nanopartículas juega un papel fundamental determinando las vías de entrada de las partículas en las células, provocando la activación de células macrofágicas y marcando la acumulación en distintos tipos de vesículas endocíticas para su posterior degradación intracelular. Sin embargo, no descartamos la contribución de la corona asociada a las nanopartículas en la activación de los macrófagos (principalmente al incubar en suero de ratón o humano) y en la internalización de las partículas, ya que su asociación provoca un aumento del tamaño hidrodinámico y este influye en la entrada vía macropinocitosis. El estudio del proteoma global de endolisosomas cargados con nanopartículas con diferentes recubrimientos mostró que dos partículas con carga opuesta de diámetro de núcleo similar se internalizan y transitan intracelularmente con cinética diferente en células macrofágicas, terminando en compartimentos endolisosomales distintos en términos de funciones degradativas. Las nanopartículas recubiertas con ácido dimercaptosuccínico (DMSA) acumuladas en endolisosomas aislados a partir de células macrofágicas se acumulan en endolisosomas terminales maduros, exhibiendo un alto perfil proteolítico y mayor acidificación del espacio intraluminal que facilita la activación de las enzimas proteolíticas lisosomales. En cambio, las nanopartículas recubiertas con aminopropilsilano (APS) parecen terminar en compartimentos menos degradantes, probablemente reflejando la internalización masiva por macropinocitosis. En las células tumorales, ambas nanopartículas parecen transitar de manera similar y terminan en endolisosomas poco degradantes. Por último, el estudio de degradación in vivo arrojó resultados que concuerdan con lo observado a nivel celular, ya que se constató que, tras un período en la circulación sanguínea, las partículas se acumulan en los macrófagos del bazo y el hígado. En dichos órganos las nanopartículas se degradan a diferente velocidad dependiendo del órgano y el tipo de recubrimiento, se observó que las nanopartículas recubiertas con DMSA se degradan a una mayor velocidad respecto a las recubiertas con APS. Después de comprender la influencia del recubrimiento y la corona asociada a las nanopartículas podemos en función de su futura aplicación optimizar su uso con fines biomédicos potenciando el efecto deseado en nuestro tratamiento con un recubrimiento u otro
