Nanoplataformas híbridas magnéticas para el transporte y liberación de tamoxifeno frente al cáncer de mama

TORRES, JAZMIN; ANCARANI, ROSARIO; LONGHI, MARCELA; MARTÍN, SANDRA; UBERMAN, PAULA; GARCÍA, MÓNICA C*

Simposio; Simposio Iberoamericano en línea-Conferencia Iberoamericana de Facultades de Farmacia (COIFFA) y Expo posters virtuales COIFFA: Salud Global y Sostenibilidad.; 2022

INTRODUCCIÓN: El avance en el campo de la nanotecnología farmacéutica ha permitido superar propiedades desfavorables que influyen negativamente en la acción terapéutica de fármacos (F) de reconocida utilidad terapéutica [1]. Particularmente, la vehiculización de F en nanosistemas posibilita una liberación controlada y mayor especificidad/direccionamiento hacia el sitio de acción [2]. Entre las diferentes enfermedades que son objeto de estudio para la optimización de sus tratamientos se encuentra el cáncer, en particular el de mama, debido a que esta patología es la primera causa de muerte por tumores en mujeres [3]. En las últimas décadas, han surgido numerosas investigaciones en el área de la nanomedicina y, con ello, se han empleado una gran diversidad de nanomateriales (NM) con fines diagnósticos, terapéuticos o teragnósticos. Con el propósito de mejorar aún más las propiedades de los NM, se han desarrollado sistemas que combinan más de un componente, conocidos como NM híbridos. Éstos pueden estar constituidos por diferentes componentes orgánicos, por diferentes componentes inorgánicos o por la combinación de ellos. En particular, los híbridos orgánicos/inorgánicos combinan la estabilidad mecánica y térmica de los componentes inorgánicos con la fácil procesabilidad de los componentes orgánicos [4]. En este contexto, el objetivo de este trabajo fue desarrollar nanoplataformas híbridas magnéticas (HMNP) constituidas por un núcleo inorgánico con base en nanopartículas de magnetita (MNP, Fe3O4), las cuales fueron posteriormente funcionalizadas con un ligando orgánico de L-cisteína y ácido hialurónico (L-Cis-AH). Estas HMNP se utilizaron como sistemas portadores de tamoxifeno (TMX) con vistas a optimizar su perfil terapéutico, en términos de mejora de su eficacia y seguridad contra el cáncer de mama. METODOLOGÍA: Para la obtención de las HMNP se comenzó con la síntesis de las MNP mediante el método de co-precipitación química [5], el cual involucró la combinación de sales inorgánicas de Fe2+/Fe3+ en medio básico, en una relación molar 2:1. Luego, su funcionalización se realizó por dos vías: 1) método indirecto: primero se incorporó L-Cis y, en un paso de síntesis posterior, el AH activado; 2) método directo: se adicionó directamente el conjugado L-Cis-AH preformado. En ambos casos, el conjugado polímero-aminoácido fue obtenido mediante la química de las carbodiimidas [6]. Además, fueron realizados con diferentes proporciones de L-Cis para evaluar la influencia de la proporción de este aminoácido en las propiedades de las HMNP. Para la obtención de las HMNP-TMX, el cargado de TMX se realizó mediante interacción electrostática entre los grupos COO– de las HMNP, para lo cual se incorporó una solución acuosa TMX 22 μM y el sistema se dejó en agitación durante 72 h a temperatura ambiente. Luego, las muestras fueron colectadas y lavadas con agua para remover el F no cargado en las HMNP. La eficiencia de cargado (%EE) se determinó de manera indirecta mediante la cuantificación, por espectrofotometría UV-vis, del TMX no cargado en las HMNP presente en las aguas de lavado. Posteriormente, se realizó una caracterización estructural por técnicas espectroscópicas, difractográficas y caloriméticas (FT-IR, PDRX y DSC/TGA, respectivamente). La caracterización morfológica se realizó mediante técnicas de microscopía electrónica de transmisión (TEM). El análisis de las propiedades interfaciales de HMNP-TMX se realizó mediante dispersión de luz dinámica y de luz electroforética (DLS y DEL, respectivamente) utilizando como medios biorelevantes solución tampón de fosfatos (PBS) a pH 7,4 y solución tampón de acetatos (ACS) a pH 5,1. Se estudió la liberación in vitro de TMX desde dispersiones acuosas de HMNP-TMX. Se utilizó como referencia una solución de TMX puro, en una concentración equivalente a la presente en las muestras HMNP-TMX. Los experimentos se realizaron en celdas bicompartimentales tipo Franz y se utilizó una solución tampón PBS pH 7,4 a 37 °C como medio receptor, condición que simula plasma sanguíneo. La concentración de TMX liberado se analizó espectrofotométricamente a 235 nm. La cinética y los mecanismos de liberación de TMX se analizaron empleando modelos matemáticos cinéticos. RESULTADOS Y DISCUSIONES: El método de coprecipitación química se seleccionó porque permite obtener coloides magnéticos constituidos por MNP de Fe3O4 con tamaños inferiores a 20 nm mediante procesos sencillos que involucran el uso de sales económicas y de reactivos fácilmente disponibles y de baja toxicidad [5]. A partir de la caracterización mediante microscopía TEM se estudió la morfología, tamaño y distribución de tamaños de las MNP obtenidas. Este análisis permitió establecer que se obtuvieron con tamaños nanométricos uniformes iguales a (7 ± 2) nm. Adicionalmente, se estudió el comportamiento cristalino de las MNP y, mediante PXRD, se observó la formación de una fase cristalina de Fe3O4 con una estructura cúbica centrada en las caras. Debido a que las MNP presentan problemas de dispersabilidad y estabilidad coloidal, se realizó su funcionalización con L-Cis-AH. Dicha interacción se realizó por dos métodos, directo e indirecto, y se utilizó L-Cis en una proporción alta y baja, lo que permitió sintetizar cuatro HMNP diferentes con tamaños nanométricos (11 ± 3 nm). Por DLS y DLE se determinaron el diámetro hidrodinámico (dH) (200 ± 5) nm, índice de polidispersión (PDI) 0,25 y potencial electrocinético (ζ) -23,47 mV de las HMNP. Se observó que la funcionalización con AH aportó carga superficial negativa a las HMNP, en concordancia con el valor de ζ determinado. A partir de esto, el TMX se incorporó mediante interacción electrostática entre los grupos -COO– expuestos por las HMNP y el grupo amonio del TMX. Así, se lograron eficiencias de cargado del TMX superiores al 80 %. La caracterización del sistema HMNP-TMX mediante PDRX mostró una nueva fase correspondiente a la incorporación del F. Mediante TGA y DSC se observó que las HMNP-TMX presentaron una sola etapa de descomposición en comparación con los TGA y DSC de sus precursores, lo que indica un aumento de la estabilidad térmica. Además, las HMNP-TMX exhibieron tamaños de (10 ± 3) nm y presentaron menor grado de aglomeración en comparación con las HMNP sin TMX. Esta disminución de tamaño en las HMNP-TMX, en comparación con las HMNP sin cargar, puede explicarse considerando una menor atracción entre los núcleos magnéticos, debido al alto grado de funcionalización y, por ende, de estabilización coloidal de las HMNP-TMX. Mediante DLS se evaluaron las HMNP-TMX en dispersión acuosa, para lo cual se seleccionaron dos medios biorrelevantes: PBS pH 7,4 (simula plasma sanguíneo) y ACS pH 5,1 (simula microambiente tumoral). Los valores obtenidos de dH, PDI y ζ de las HMNP-TMX en cada medio fueron (3,1 ± 0,7) nm; 0,30 y -25,67 mV, y (4 ± 1) nm; 0,22 y -15,32 mV a pH 7,4 y pH 5,1, respectivamente. En ambos casos, se demuestra que las HMNP-TMX se dispersan de manera adecuada en ambos medios acuosos de relevancia biológica para los fines terapéuticos propuestos. Los estudios de liberación mostraron que las HMNP-TMX controlaron la liberación in vitro de TMX en comparación con una muestra referencia de TMX libre. El análisis del comportamiento cinético de liberación de TMX mostró un preponderante mecanismo difusivo. CONCLUSIONES: En virtud de lo expuesto, se concluye que las metodologías de síntesis simples y reproducibles permitieron la obtención de MNP modificadas superficialmente con L-Cis-AH para obtener las HMNP. Esta funcionalización le brindó a las HMNP una mejora en la afinidad y dispersabilidad en medios acuosos, le otorgó estabilidad coloidal como así también nuevos grupos funcionales para el posterior cargado de TMX. Las HMNP-TMX demostraron ser adecuadas para vehiculizar el F y se comportaron como sistemas portadores que permitieron liberar el TMX de forma controlada. En este sentido, la estrategia propuesta para mejorar la acción terapéutica de TMX resulta alentadora, en términos de la optimización de su eficacia y seguridad, y se fundamenta en el uso de la nanotecnología farmacéutica, para desarrollar nuevas nanoplataformas que permitan la vehiculización del F para abordar la farmacoterapia del cáncer de mama.