| Secciones |
|
Lineas
de Investigación
|
-
Síntesis
y caracterización de copolímeros de bloque
nanoestructurados
-
Uso
de los copolímeros de bloque como agente estabilizante
y reductor en el proceso de obtención de nanopartículas
metálicas
-
Síntesis
de nanopartículas superparamagnéticas
-
Formación
de estructuras proteícas fibrilares y su empleo
como patrones en la formación de hilos y túbulos
metálicos
|
|
Síntesis
y caracterización de copolímeros de bloque
nanoestructurados
Una
condición necesaria para que un fármaco sea absorbido por
una membrana celular es ser soluble en el medio. Existe
un gran número defarmacos cuya solubilidad en agua es nula
o muy escasa por lo que no se obtienen las concentraciones
necesarias para que tengan efecto terapéutico. Por ello,
el objetivo primordial de la investigación que se propone
es estudiar la solubilización, transporte y liberación de
fármacos poco o nada solubles en medios acuosos mediante
copolímeros de bloque. Los copolímeros de bloque en disolución
acuosa son un medio que facilita el transporte de esta clase
de ármacos mediante su adsorción, defloculación o
solubilización micelar. Esta última es la más rentable comercialmente
al producirse la solubilización del fármaco a bajas concentraciones
micelares de los copolímeros. Actualmente, se dispone comercialmente
de los copolímeros tribloque EmPnEm, (donde E y P corresponden
a unidades de óxido de etileno, OCH2CH2, y oxipropileno,
OCH2CH(CH3), respectivamente, y n y m indican las longitudes
medias de los bloques). Estos copolímeros presentan la desventaja
de tener una baja capacidad de solubilización de compuestos
aromáticos, como son la mayoría de los fármacos, haciéndolos
poco interesantes para ser empleados como sistemas de transporte
y liberación. Así, los objetivos del grupo de investigación
son diseñar, sintetizar y caracterizar una serie de nuevos
copolímeros de bloque en los que el grupo hidrófobo está
compuesto por unidades de oxifeniletileno, OCH2CH(C6H5),
y estudiar su potencial como sistemas solubilizadores, de
transporte y liberación de fármacos y análogos poco solubles
en agua. Estos copolímeros se prepararán mediante química
de oxianiones, que genera copolímeros con distribuciones
de longitudes de los bloques homogéneas, proponiéndose la
elaboración de una serie de copolímeros con arquitecturas
dibloque y tribloque, y cubriéndose un rango de longitudes
de los bloques. Existen
otras aplicaciones para un copolímero de bloque soluble
en agua y con un núcleo altamente hidrófobo como la polimerización
por emulsión, la estabilidad estérica, su uso en superficies
o en las transiciones sol-gel térmicamente reversibles.
|
|
Uso
de los copolímeros de bloque como agente estabilizante y
reductor en el proceso de obtención de nanopartículas metálicas
Los
copolímeros de bloque constituyen una nueva generación de
sistemas sintéticos de utilidad, tanto en la investigación
básica como en aplicaciones tecnológicas. Entre los distintos
tipos de copolímeros, presentan un particular interés los
denominados copolímeros de bloque anfifílicos. Sus moléculas
están constituidas por bloques hidrófilos e hidrófobos que
en disolución acuosa forman agregados, constituyendo el
núcleo los bloques hidrófobos, mientras que los hidrófilos
solvatados forman la corona. Los agregados pueden poseer
distintas nanoestructuras: esférica, cilíndrica, lamelar,
vesicular y otras. Este tipo de polímeros son actualmente
objeto de numerosos estudios debido a su gran variedad de
aplicaciones, como vehículos para la administración controlada
de fármacos, cristales fotónicos, nanorreactores para la
obtención de nanopartículas, plantillas para la creación
de nuevas nanoestructuras inorgánicas mediante nanolitografía,
agentes depuradores de aguas residuales y/o vertidos marinos,
entre otras aplicaciones.
La
línea actual de investigación de nuestro grupo versa sobre
el estudio de copolímeros de bloque de estructura anfifílica
que permitan su empleo como agentes estabilizantes y reductores
en el proceso de obtención de nanopartículas
metálicas. La importancia de este tipo de nanomateriales
radica en sus potenciales aplicaciones en campos tan diversos
como: la óptica, electrónica, catálisis, además de su uso
por la industria farmacéutica como biosensores, contraste
en imágenes de alta resolución o como medio para combatir
tumores.
|
|
Síntesis
de nanopartículas superparamagnéticas
La
nanotecnología ofrece un gran ayuda a la biomedicinaen los
aspectos de terapia y de diagnóstico, dando lugar
a una nueva disciplina "la nanomedicina", que actualmente
es una de las áreas de mayor prioridad en diversos países.
Su uso terapeuticamente permite dirigir a estos materiales
a órganos, tejidos y células cancerígenas
y por lo tanto servir como terapia y como sensores de diagnóstico.
Un ejemplo es la obtención de imágenes de resonancia
magnética nuclear (MRI), que es una tecnología que puede
ser utilizada para estudiar un determinado tejido. Para
esto, nanopartículas de óxido de hierro supermagnéticas
(SPION) están siendo ampliamente utilizadas como
agentes de contraste para obtener imágenes moleculares.
Además, nanomateriales como nanocapas nanocilindros de oro,
y nanotubos tienen potencial terapéutico, ya que pueden
absorber radiaciones y convertirlas en calor, provocando
la destrucción celular en la escala de picosegundos.
Las
quimioterapias comercializadas convencionales basadas en
nanopartículas son sistemas no dirigidos, por lo que carecen
de especificidad, provocando daño a todas las células del
cuerpo. En la terapia anticancerígena, la falta de especificidad
se compensa parcialmente mediante el incremento de los tiempos
de residencia del agente quimioterapéutico en el
torrente sanguíneo, incrementado así la acción terapéutica
y los daños colaterales. Nuestro grupo de investigación
busca la formación de una plataforma nanoscópica multifuncional
basada en la encapsulación de nanopartículas superparamagnéticas
de óxido de hierro, que pudieran ser empleadas principalmente
como agentes de contraste en MRI y un fármaco anticancerígeno
en el interior de un agregado de un polímero biodegradable.
Este agregado debe rodearse de nanocilindros de oro (los
cuales poseen la capacidad de absorver luz en el infrarrojo
de manera selectiva) para conferirle a la plataforma la
capacidad de terapia fototérmica activa que complemente
la acción quimioterapéutica del fármaco sobre las células
cancerígenas. La especificidad del sistema nanoscópico se
realiza con una molécula guía capaz de unirse a los receptores
sobre-expresados en las células cancerígenas.
|
Formación
de estructras proteícas fibrilares y su empleo como patrones
en la formación de hilos y túbulos metálicos
Las
nanoestructuras metálicas están siendo centro de una intensiva
investigación debido a sus potenciales aplicaciones en la fabricación
de dispositivos electrónicos, ópticos, optoelectrónicos y magnéticos.
Las propiedades intrínsecas de estas nanoestructuras pueden ser
modificadas controlando su tamaño, forma y cristalinidad. Un desafío
significativo es la construcción de nanocables que permitan la
conexión eléctrica de estos dispositivos. En contraste con las
técnicas de fabricación "top-down" ya establecidas, el autoensamblaje
molecular está surgiendo como una alternativa (aproximación "bottom-up")
para la construcción de estos dispositivos basados en materiales
nanoestructurados. Por otra parte, con el surgimiento de la llamada
"química verde", la biosíntesis de nanoestructruas atrae un gran
interés en la ciencia de materiales debido a la minimización de
los efectos medioambientalmente adversos asociados a los procesos
de obtención de estas estructuras, ya que la técnica de patrones
mediante biomateriales demostró ser un método eficiente para dirigir
la síntesis y organización de nanoestructuras de materiales inorgánicos
cristalinos bajo condiciones medioambientalmente compatibles .
Además, las biomoléculas pueden suministrar una solución para
solventar las dificultades en el proceso de manufactura de esos
cables en la escala nanoscópica, puesto que existen naturalmente
en esta escala de tamaños; pueden exhibir autoensamblaje, lo que
eliminaría la necesidad de incorporarlas individualmente en estructuras
y ayudaría a la producción en masa de las nanoestructuras. Finalmente,
este tipo de estructuras biomoleculares son ventajosas puesto
que las funciones de reconocimiento molecular con ligandos específicos
pueden emplearse para inmobilizar los nanocables en localizaciones
específicas para establecer las geometrías deseadas de los dispositivos.
Las
proteínas son una alternativa atractiva para la construcción de
nanoestructuras. Su tamaño físico es apropiado y son capaces de
establecer muchas interacciones altamente específicas . Además,
las proteínas proporcionan una extraordinaria cadena de funcionalidades
que podrían potencialmente ser acopladas a los circuitos electrónicos
en la construcción de dispositivos a nanoescala. En este sentido,
los túbulos y fibras proteicas poseen la ventaja de tener una
gran rigidez y una mayor estabilidad que el ADN. Además, exhiben
una buena adsorción a sustratos como vidrio, óxido de sílice u
oro y cierta facilidad en su metalización. Diversos túbulos proteicos
tales como microtúbulos fueron ya analizados, sin embargo, se
observaron ciertas limitaciones en su empleo: una importante resistividad
y la formación de agregados después de su metalización, debido
a una disminución de su estabilidad química, por lo que es necesario
explorar otras alternativas. Un candidato adecuado para solventar
estos problemas son las fibras de amiloide proteicas. Tales estructuras
juegan un papel clave en distintas enfermedades neurodegenerativas,
como el Alzheimer, Parkinson, etc. Estas fibras de amiloide son
agregados polipeptídicos: son hebras extendidas transversalmente
en el eje fibrilar principal, con un diámetro entre 10-20 nm y
una longitud de varias micras. Asimismo, la disponibilidad para
formar estas fibras de amiloide es una propiedad común de todas
las cadenas proteicas, aunque la propensión de las secuencias
de aminoácidos para producirlas será distinta según las
condiciones estructurales de la proteína y del medio circundante,
lo que da lugar también a ciertas diferencias en la morfología
de las fibras de amiloide observadas . Este hecho, junto con el
crecimiento de la fibra por extensión de cualquiera de sus extremos,
es muy adecuado para la formación de diversos patrones fibrilares,
una propiedad crucial para la producción de circuitos.
|
grupo