Revista de Investigación y Desarrollo
Acceso abierto
ISSN: 2311-3278
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Nicola Daldosso
El silicio poroso (pSi) es un material fotoluminiscente producido por grabado electroquímico de una oblea de silicio cristalino. Es adecuado para aplicaciones de nanomedicina, porque es inerte, biodegradable, biocompatible y no tiene respuesta inmune. Además, sus propiedades ópticas, debido al efecto de confinamiento cuántico, son muy interesantes desde el punto de vista de las aplicaciones de bioimagen. Uno de los principales problemas para la explotación de las micropartículas de pSi en la nanomedicina es la extinción rápida de las propiedades ópticas en un entorno acuoso. Anteriormente demostramos la estabilidad óptica a largo plazo mediante la unión covalente de polímeros .como el quitosano y el PEG. En este trabajo estudiamos la estabilización de las propiedades ópticas de las micropartículas en un tampón biológico (p. ej., PBS) depositando una capa de TiO2 inorgánico mediante ALD (atomic layer deposition) en un reactor rotatorio. Este proceso permite la deposición de una capa uniforme con un espesor ajustado. Al optimizar los parámetros ALD, estabilizamos las propiedades ópticas de las micropartículas de pSi durante más de tres meses (hasta ahora). Investigamos el efecto de las micropartículas de pSi-TiO2 en las células dendríticas humanas(DC) mediante pruebas in vitro, no encontrando reducción de la viabilidad de las DC, pero, en vista de las aplicaciones de la nanomedicina, se debe considerar su capacidad para aumentar la activación de las células inmunitarias por otros agonistas. Estos resultados y su demostrada estabilidad fotoluminiscente en soluciones acuosas dieron la oportunidad a las micropartículas de pSi-TiO2 de ser un candidato prometedor para aplicaciones en nanomedicina.
Los nanomateriales que circularán en el cuerpo tienen un gran potencial para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Para tales aplicaciones, es importante que los nanomateriales se eliminen de manera segura del cuerpo dentro de un período de tiempo razonable después de que realicen sus funciones diagnósticas o terapéuticas. A pesar de los esfuerzos por aumentar su eficiencia de orientación, el sistema fagocítico mononuclear limpia cantidades significativas de nanomateriales introducidos sistémicamente antes de encontrar sus objetivos, lo que aumenta la probabilidad de toxicidad aguda o crónica no intencional. Sin embargo, ha habido poco esfuerzo para diseñar la autodestrucción de nanopartículas errantes en productos no tóxicos y de eliminación sistémica. Aquí, presentamos nanopartículas de silicio poroso luminiscente (LPSiNP) que transportarán una carga útil de medicamentos.y cuya fotoluminiscencia intrínseca del infrarrojo cercano permite monitorear tanto la acumulación como la degradación in vivo. Además, a diferencia de la mayoría de los nanomateriales ópticamente activos (nanotubos de carbono, nanopartículas de oro y puntos cuánticos), las LPSiNP se autodestruyen durante el modelo de ratón en componentes purificados renalmente durante un período de tiempo relativamente corto sin evidencia de toxicidad. Como aplicación in vivo preliminar, demuestra imágenes de tumores utilizando LPSiNP recubiertas de dextrano (D-LPSiNP). Estos resultados demuestran el reemplazo de una nanoestructura multifuncional de degradación de baja toxicidad para aplicaciones in vivo.
Los materiales nanoestructurados se han convertido en candidatos prometedores para la administración de fármacos, especialmente para el tratamiento del cáncer1 . además de los sistemas tradicionales de administración de fármacos basados en polímerosy lípidos (DDS) y otros nanomateriales inorgánicos 2,3,4,5 Si poroso (pSi) es un material hermoso para aplicaciones en nanomedicina debido a sus propiedades inusuales, como un área enorme (hasta 800 m2 · g - 1) 6, biocompatibilidad7,8,9 y biodegradabilidad 10,11,12 manteniendo la bioactividad del fármaco13. además, el pSi nanoestructurado mostró propiedades ópticas14 y luminiscentes11,15 únicas, que son favorables para la autodeclaración de la carga y la liberación de fármacos. Los pSi a menudo se fabrican en películas 6,16,17,18,19,20, micropartículas 21,22,23 o nanopartículas 11,24,25,26,27. Las capacidades de carga de las drogas.y la cinética de liberación depende fuertemente del área y la química superficial de los materiales pSi28,29. Y no sorprende que las preparaciones hidrofóbicas se carguen más eficientemente en los poros hidrofóbicos 17,28. Sin embargo, a menudo, cuando se usan en condiciones fisiológicas, los depósitos de fármacos suelen ser difíciles de humedecer con superficies exteriores hidrofóbicas. Por lo tanto, las decoraciones de pSi en las superficies internas y externas con diversas propiedades son muy populares.
Una modificación selectiva en las superficies externas de pSi fue reportada por primera vez por Cunin y sus colegas31. Aquí, el silicio plano se termosililó térmicamente con hidrocarburos, seguido de un grabado electroquímico. La capa orgánica permaneció al menos parcialmente en la superficie exterior mientras se presentaban poros nuevos, dejando las superficies interiores disponibles para modificaciones adicionales. Para la modificación de la superficie interna, se aplicaron varios ciclos de anodización y silanización en las membranas de alúmina, lo que llevó a modificaciones de la superficie espacialmente controladas32,33. Kilian et al. presentó una funcionalización diferencial en superficies pSi exteriores e interiores que se basaba en la mezcla de fenómeno físico y capilaridad30, toda la superficie se modificó primero con 10-succinimidilundecenoato hidrofóbico que podía evitar que el agua penetrara en los poros internos, lo que condujo a que la conjugación peptídica ocurriera solo en las superficies externas. Por otro lado, utilizando solventes orgánicos, se unieron varios reactivos a las superficies internas de pSi. De la misma manera, Wu y Sailor utilizaron un fluido inerte como "máscara" para proteger los poros internos de la exposición a la solución ácida durante la funcionalización selectiva de la superficie externa de pSi34. Recientemente se ha descrito un procedimiento de funcionalización en tres pasos, que consta de dos reacciones de hidrosililación separadas por digestión selectiva de la superficie exterior. Este procedimiento proporciona a la superficie exterior de pSi grupos hidrofílicos, lo que limita la hidrofobización a las paredes internas de los poros. como lo demuestra la espectroscopia de rayos X de resolución angular (XPS) utilizando macroporos pSi35. También se informó un procedimiento de tamaño de poro menos dependiente en el que la reacción de hidrosililación con luz dio como resultado una química superficial discreta de las capas de pSi, donde la profundidad de la modificación química depende de la longitud de onda de la luz solar utilizada en el procedimiento36. Sin embargo, la modificación de la superficie exterior de pSi con polímeros, especialmente polímeros antiincrustantes, mientras se decoran las paredes interiores de los poros con materiales hidrofóbicosespecie no ha sido demostrada hasta el momento.
Las plaquetas de Si se adquirieron de Siltronix en Francia. Todos los productos químicos (reactivos y disolventes) utilizados para la síntesis se adquirieron de Sigma-Aldrich con la mejor pureza disponible y se utilizaron como se indica, a menos que se especifique lo contrario. Para la prueba de europio, se obtuvieron reactivos como la solución de refuerzo DELFIA y el estándar europeo 100 nM de PerkinElmer, Australia. La albúmina humana (HSA, 99%) y la fibronectina (FN) se adquirieron de Sigma-Aldrich. Para el cultivo celular se utilizaron los siguientes reactivos: paraformaldehído (Sigma), medio DMEM (Invitrogen), suero bovino fetal (FBS, Invitrogen), Triton™ X-100 (Sigma) y 4',6-diamidino-2-fenilindol (DAPI ) (Invitrogen) y todos se usaron tal como se recibieron. Células de fibroblastos L929 de ratónse utilizaron en experimentos de cultivo celular. N- (2-hidroxipropil) acrilamida (HPAm) y N-benzofenona acrilamida (BPAm) se sintetizaron como se informó anteriormente.
Las estructuras inorgánicas, como los nanotransportadores inteligentes para la administración de fármacos, combinan investigaciones recientes sobre estructuras de administración de fármacos inorgánicos. Se presentan y analizan en detalle varios tipos de nanoportadores, lo que brinda una visión general moderna de las nanopartículas inorgánicas con aplicaciones farmacéuticas. Este libro ha sido escrito por varios científicos internacionales y puede ser una referencia valiosa para los investigadores en biomateriales, productos farmacéuticos y personas que desean aprender más sobre las aplicaciones actuales de los nanoportadores inteligentes inorgánicos.
NOTA: Este trabajo se presenta en parte en la 17.ª Conferencia y exposición internacional sobre nanomedicina y nanotecnología en el cuidado de la salud los días 23 y 24 de noviembre de 2017, celebrada en Melbourne, Australia.