Obtención de imagen molecular intracoronaria mediante el uso de nanocompuestos funcionalizados combinados con tomografía de coherencia óptica

• Autores: Fernando Rivero Crespo
• Directores de la Tesis: Fernando Alfonso Manterola (dir. tes.), Río Aguilar Torres (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Número de páginas: 158
• Tribunal Calificador de la Tesis: José García Sole (presid.), Raúl Moreno Gómez (secret.), Enrique Gutiérrez Ibañes (voc.), Nieves Gonzalo (voc.), Josep Gómez Lara (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Medicina y Cirugía por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Medicina interna
      • Cardiología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • Antecedentes y motivación La enfermedad aterotrombótica coronaria es responsable de una elevada morbimortalidad en los países desarrollados. Son necesarias nuevas técnicas de diagnóstico molecular in vivo para mejorar el conocimiento y la orientación terapéutica personalizada de la enfermedad coronaria. La tomografía de coherencia óptica (OCT) es la técnica diagnóstica de mayor resolución espacial para el diagnóstico de la aterosclerosis coronaria. El objetivo de este trabajo es el desarrollo de marcadores moleculares mediante nanopartículas funcionalizadas contra diferentes dianas, que puedan ser reconocidas mediante OCT.

    Material y métodos En primer lugar, se han caracterizado las propiedades fisicoquímicas de diferentes nanopartículas, para la selección de potenciales agentes de contraste intravascular. Posteriormente se han seleccionado aquellas con mejores propiedades y se ha investigado su capacidad para ser reconocidos mediante OCT, así como las que podrían utilizarse para imagen dual en combinación con la fluorescencia. Se ha estudiado la compatibilidad biológica y citotoxicidad de las nanopartículas seleccionadas. Finalmente, se ha probado la capacidad de funcionalización de las nanopartículas mediante la unión de anticuerpos para la adhesión selectiva a moléculas diana en modelos in vitro y ex vivo.

    Resultados Dado que la señal de la OCT se basa en la radiación dispersa de un láser que emite a 1320 nm, se han investigado diversos tipos de nanopartículas de oro (nano-bastoncillos, nano-estrellas y nano-esferas dobles (GNSs) mediante diversas técnicas, incluyendo microscopía electrónica, microscopía de campo oscuro y espectroscopia fotoacústica. Hemos estudiado el nivel de contraste en la OCT dado por diversas nanopartículas, tanto en modelos de imágenes estáticas como en condiciones dinámicas. Posteriormente, se ha estudiado el contraste producido por los GNSs, tanto en células como en tejidos, dadas las excelentes propiedades de estas nanopartículas. Para ello, se han incubado en células HeLa y Jurkat, comprobando la señal por OCT y por microscopía de campo oscuro. Además, hemos valorado la posibilidad de obtener imagen dual mediante fluorescencia con nanopartículas de cristales semiconductores (puntos cuánticos) al ser excitados por el láser del sistema de la OCT. También se ha estudiado la posibilidad de contraste oscuro mediante la síntesis de nanopartículas de sulfato de cobre. Una vez seleccionadas las nanopartículas potencialmente útiles se ha estudiado su seguridad biológica. Tras la elección de las nanopartículas con mejor capacidad de contraste, se procedió a valorar su capacidad de emitir señal para la OCT tanto en células aisladas como en tejidos biológicos. Finalmente, se comprobó, en modelo in vitro con células endoteliales humanas activadas mediante estímulo con factor de necrosis tumoral (TNF), la capacidad de adhesión específica de las nanopartículas funcionalizadas con péptido anti-ICAM1 y su señal en OCT.

    Conclusiones Las nanoesferas de oro se presentan como los mejores agentes de contraste para la OCT coronaria debido a sus propiedades físicas y mayor retrodispersión. El excelente contraste proporcionado por las GNSs permite detectar nanopartículas individuales tanto en condiciones estáticas como dinámicas. Se ha demostrado que los puntos cuánticos emisores de infrarrojos son capaces de proporcionar un contraste simultáneo para OCT e imágenes de fluorescencia infrarroja al excitarse con el láser de la OCT, por lo que se presentan como potenciales marcadores para la obtención de imagen bimodal. Se ha demostrado la posibilidad de obtener señal de intensidad de luz negativa o contraste oscuro mediante la síntesis de nanocompuestos de sulfato de cobre que han sido observadas mediante OCT tanto en disoluciones aisladas como en tejidos biológicos. Se ha probado la ausencia de citotoxidad de las nanopartículas estudiadas. Las GNSs pueden actuar como agentes de contraste para imagen celular tras su fagocitosis inespecífica. Los resultados ex vivo han objetivado la capacidad de realizar funcionalizaciones para permitir la adhesión selectiva de GNSs en el tejido miocárdico. Tras una funcionalización anti-ICAM1, los GNS se unen específicamente a las moléculas ICAM-1 sobreexpresadas por las células HMEC activadas por el TNF-α. Se ha demostrado que esta unión permite detectar la presencia de endotelio arterial activado mediante el subsiguiente aumento en la intensidad de señal de OCT.