Rhodium nanoparticles as sensitizing agents in novel photoinduced therapies

• Autores: Andrés Machuca Marcos
• Directores de la Tesis: José Luis Luque García (dir. tes.), Estefanía García Calvo (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2025
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 341
• Títulos paralelos:
  • Nanopartículas de rodio como agente sensibilizante en nuevas terapias fotoinducidas
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Pedrero Muñoz (presid.), Roberto Álvarez-Fernández García (secret.), Elisa Blanco González (voc.), Rosa del Carmen Rodríguez Martín-Doimeadios (voc.), Daniela Santos Anunciacao (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Avanzada por la Universidad Complutense de Madrid
• Menciones:
  • Internacional
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Materias:
  • Química
    • Química nuclear
      • Radioquímica
    • Química física
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    En la actualidad, el cáncer supone la principal causa de muerte prematura en la gran mayoría de países desarrollados junto con las infecciones bacterianas, las cuales han ido en aumento debido al desarrollo de resistencia a los antibióticos. Generalmente, la selectividad es la mayor limitación en cuanto a los métodos terapéuticos empleados en ambos casos, por lo que es necesario el estudio y desarrollo de nuevos tratamientos más eficaces y selectivos. Este es el caso de las terapias fotoinducidas, cuyas características permiten focalizar la acción terapéutica del fármaco únicamente en la zona de interés. En este contexto, la nanotecnología surge como una herramienta con un gran potencial tanto en el diagnóstico como en el tratamiento en ambos casos, con cada vez más aplicaciones tanto en estudios preclínicos como clínicos.

    En la presente Tesis Doctoral se ha abordado el estudio del potencial de las RhNPs como agente sensibilizante en terapias fotoinducidas frente a estos dos retos biomédicos, así como el diseño, síntesis y evaluación de nuevos nanosistemas híbridos para su vehiculización, posibilitando el desarrollo de nanosistemas de acción combinada con mayor efecto terapéutico.

    En el primer capítulo se ha estudiado el potencial de las RhNPs como agentes fotosensibilizantes en terapia fotodinámica, desde la síntesis y caracterización de las propiedades físico-químicas del nanomaterial, hasta el estudio exhaustivo de sus propiedades biofuncionales mediante diferentes ensayos bioanalíticos y la integración de técnicas -ómicas, demostrando una alta biocompatibilidad en condiciones de oscuridad y una respuesta fotodinámica significativa bajo radiación en el infrarrojo cercano, provocando la generación de oxígeno singlete y otras ROS intracelulares, así como muerte celular por medio de apoptosis, daño mitocondrial y disrupción del metabolismo energético. Estos resultados han sido validados en modelos in vivo.

    En el segundo capítulo se ha abordado el diseño, síntesis y evaluación de un nuevo nanosistema híbrido que integra las RhNPs en la estructura de nanopartículas de sílice mesoporosa, la cual se ha funcionalizado con trasferrina como ligando de vectorización para el transporte selectivo del nanomaterial hacia células tumorales. Igualmente, se ha llevado a cabo una caracterización analítica y biofuncional exhaustiva del nanosistema RhNPs-MSNs-Tf, demostrando su potencial en términos de selectividad del nanomaterial frente a células tumorales y su capacidad de producir, en combinación con la radiación NIR, un daño oxidativo severo y una reprogramación metabólica a nivel de metabolismo energético. Además, la encapsulación del fármaco tamoxifeno ha dado lugar al nanosistema RhNPs-MSNs-TMX-Tf, que ha demostrado un gran potencial como antitumoral frente al cáncer de mama ER+. En ambos casos los resultados han sido validados en modelos in vivo.

    Finalmente, en el tercer capítulo, se ha evaluado el potencial de las RhNPs en el abordaje de otro gran reto biomédico actual, el tratamiento de infecciones bacterianas y la resistencia a antibióticos, aprovechando la capacidad catalítica de las RhNPs para la activación in situ de antibióticos vía química bioortogonal. Mediante el recubrimiento polimérico de las RhNPs se ha obtenido un nanoconjugado con alta actividad catalítica fotoinducida para la activación de antibióticos enmascarados. Los estudios realizados han demostrado el potencial del material para generar un efecto bactericida significativo, así como una alta biocompatibilidad, demostrando su potencial como agente terapéutico en aplicaciones clínicas.

  • English

    Nowadays, cancer is still the main cause of premature death in most developed countries, with an incidence that has been being increasing through the years and that is expected to continue increasing in the future due to some factors such as the aging of the population. Cancer treatmentis based on direct tumor excision through surgical intervention, pharmacological treatments such as chemotherapy or immunotherapy, and other treatments such as radiation therapy. However, these treatments are highly invasive and exhibit limited selectivity toward malignant cells, therefore causing damage to both healthy and tumoral tissues and provoking several undesired side effects. This is the reason why a significant part of the scientific community has been focused on the development of new therapeutical methods with improved selectivity towards tumoral sites. Such is the case of photodynamic therapy, which characteristics allow to focus the therapeutic effect directly on the area of interest. In this context, nanotechnology arose as a newtool with great potential in both cancer diagnosis and treatment, as indicated by its increasing number of applications in both preclinical and clinical studies...