AuNPs funcionalizadas con β-Ciclodextrina, NH2-PEG-SH y ácido fólico como potenciales sistemas de tratamiento contra el cáncer.

Abstract

"Los nanomateriales de origen tecnológico como lo son las nanopartículas de oro (AuNPs) han sido extensamente estudiados para su aplicación en la nanomedicina, sin embargo hay muy pocos ejemplos de productos nanotecnológicos basados en oro que sean implementados en ensayos clínicos y, hasta el momento, ninguno ha sido aprobado por la Administración de Medicamentos y Alimentos de la Unión Americana (FDA por sus siglas en inglés). Para ser aplicados en el área médica, ya sea como tratamiento o en la línea diagnóstica, todos los sistemas nanoestructurados deben de ser adecuadamente caracterizados en cuanto a sus propiedades fisicoquímicas utilizando el entorno biológico en el que se propone sea empleado, para determinar su potencial de funcionalidad, toxicidad y efectividad El objetivo del presente trabajo fue sintetizar y caracterizar fisicoquímicamente tres sistemas basados en nanopartículas de oro con un tamaño inferiror a 100 nm y de distintas morfologías: esféricas (AuNSP), en forma de barra (AuNRD) y en forma de estrella o multiramificadas (AuNST), evaluando y seleccionando aquellos con la capacidad de ser funcionalizados con β-ciclodextrina, poli-etilenglicol amino tiolado y ácido fólico para determinar su citotoxicidad empleando un modelo in-vitro con dos tipos celulares de un mismo linaje: células madre normales (NSCs) y células madre cancerosas (CSCs) de la próstata humana. Los tres sistemas de AuNPs fueron sintetizados por métodos químicos. Mediante Microscopía de Barrido y Transmisión por electrones (SEM y TEM respectivamente) se analizó la morfología buscada así como el tamaño de las NPs. El análisis por Espectroscopía de Fotoelectrones Emitidos por Rayos X (XPS) y Espectroscopía de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR) permitió determinar que el sistema AuNST fue exitosamente funcionalizado (AuNST@BCD-PEG-AF). Por otro lado, el potencial citotóxico de AuNPs fue evaluado en NSC y CSC a través de los ensayos de Liberación de Lactato Deshidrogenasa (LDH) y la Reducción de Sales de Tetrazolio (MTS) al exponer las células a los sistemas AuNST y AuNST@BCD-PEG-AF durante 24 horas en diferentes concentraciones Los resultados mostraron que ambos tipos celulares no ven comprometida gravemente la integridad de su membrana plasmática además de mostrar una alteración significativa en su metabolismo. Finalmente, las concentraciones de Au reportadas de los medios sobrenadantes indican que el sistema AuNST@BCD-PEG-AF presentó mayor asociación a las CSCs en comparación a las NSCs, lo cual permitió deducir que los sistemas en cuestión tienen afinidad para ser ligados a la membrana plasmática y/o internalizados preferentemente en células cancerosas."

"Nanomaterials of technological origin such as gold nanoparticles have been extensively studied for applications in nanomedicine, however, there are only a few examples of gold-based nanotechnology products that are implemented in clinical trials and, so far, none of them has been approved by the USA Food and Drug Administration (FDA). Any nanomaterial intended for its application in the biomedical area should be properly characterized physicochemically in the biological environment in which its use is proposed to determine its functionality, toxicity and effectiveness. The aim of the project was to synthesize and physicochemically characterize three systems based on gold nanoparticles with a size < 100 nm and with different morphologies: spherical-shaped (AuNSP), road-shaped (AuNRD) and star-shaped or multi-branched (AuNST), and to evaluate and select those with the ability to be functionalized with βcyclodextrin, polyethylene glycol amino thiolated and folic acid to determine its cytotoxicity using an in-vitro model with two cell types of the same line: normal (NSC) and cancerous stem cells (CSC) of the human prostate. Such three AuNPs systems were synthesized by chemical methods. Scanning and Transmission Microscopy by Electrons (SEM and TEM respectively) were used to evaluate the desired NPs morphology and the size. Through X-ray Emitted Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) the system based on AuNST was evaluated for a successful functionalization (AuNST@BCD-PEG-AF). On the other hand, the cytotoxic potential of AuNPs was evaluated in NSCs and CSCs through the Lactate Dehydrogenase Release (LDH) and Tetrazolium Salts Reduction (MTS) essays by exposing the cells to the AuNST and AuNST@BCD-PEG-AF systems during 24 hours at different concentrations. Results showed that both cell types do not compromise their plasmatic membrane integrity, furthermore to present significant alterations in their cellular metabolism. Finally, the Au concentrations reported from the supernatant media indicate that the AuNST@BCD-PEG-AF system have a greater association with the CSCs compared to the NSCs, which allowed us to deduce that the systems in question have affinity to be linked to the plasma membrane and/or internalized preferably in cancerous cells."