Síntesis y funcionalización de nanotransportadores poliméricos de nanopartículas de plata para el tratamiento de cancer de mama

Abstract

Se reporta la síntesis de nanopartículas de plata por dos rutas 1) la reducción de nitrato de plata con dextrosa por la vía sol-gel, empleando gelatina como pasivante y, 2) por el método del poliol. Ambos métodos permitieron obtener partículas con diámetros menores a los 20 nm embebidas en una red polimérica. Las nanopartículas de plata obtenidas por cada uno de estos métodos de síntesis fueron empleadas para sintetizar nanotransportadores poliméricos por el método de desplazamiento de solventes y por autoensamble. Para el primero de ellos, las nanopartículas de plata sintetizadas por la vía sol-gel fueron disueltas en diclorometano en diferentes concentraciones y posteriormente fueron adicionadas en agua para formar una emulsión, ésta emulsión fue ultrasonicada, se evaporó el solvente en evaporador rotatorio y se concentró la muestra, los nanotransportadores obtenidos presentaron diámetros de entre 30 y 200 nm, en una estructura esférica con las nanopartículas embebidas, creada por un centro de proteína y una cubierta de polietilen glicol. Los nanotransportadores fueron caracterizados por microscopia electrónica de transmisión y de barrido, microscopia confocal y dispersión de luz dinámica. El otro sistema desarrollado fue sintetizado a partir de las nanopartículas de plata sintetizadas por el método del poliol, en donde, después de la síntesis, el polietilen glicol fue transformado en un ácido graso, el cual, permitió el autoensamble de las estructuras esféricas de aproximadamene 100 nm de diámetro en seco y 130 nm de diámetro hidrodinámico, éstas estructuras fueron caracterizadas por microscopia electrónica de transmisión y dispersión de luz dinámica. Las micrografías electrónicas mostraron que se trata de nanoesferas poliméricas con distribución aleatoria de nanopartículas de plata. Debido a que éste sistema se sintetiza de manera más sencilla, sin la necesidad de emplear solventes orgánicos que pudieran perjudicar la salud del paciente, se continuaron los estudios únicamente con los nanotransportadores obtenidos por autoensamble. Para ello se evaluó el potencial zeta de las muestras para su posterior conjugación con la aglutinina de soya 24 h, 4 °C, glicoproteína que ha presentado en estudios reportados por otros autores, afinidad a tejido mamario maligno en estadios avanzados. La conjugación se realizó satisfactoriamente, ésta fue evaluada por dispersión de luz dinámica y microscopia electrónica de transmisión. Finalmente, se probó la toxicidad de nos nanotransportadores de nanopartículas de plata desarrollados por el método del poliol en líneas celulares de adenocarcinoma mamario MDA-MB-231 y MCF7, los resultados se compararon contra la línea celular no tumorigénica, de origen mamario, MCF-10A, encontrando que los nanotransportadores de nanopartículas de plata presentan toxicidad para el 50 % de las células, a 24 h, en dosis de 35 uM de plata para la línea celular MDA-MB-231, mientras que la MCF7 requirió el doble de concentración de plata y la línea celular MCF-10A requirió una concentración 20 veces superior a la primera línea celular y 10 veces superior a la segunda. Indicando que más allá de la efectividad del direccionamiento pasivo y activo, cuya evaluación queda como trabajo a futuro, las células tumorales, por sí mismas son bastante más sensibles al tratamiento con nanopartículas de plata obtenidas por el método del polio, que las células no tumorigénicas. Indicando que los avances obtenidos en ésta tesis podrían ser importantes en el futuro del tratamiento anticáncer. ABSTRACT We report the synthesis of silver nanoparticles through two ways: 1) the reduction of silver nitrate with dextrose via sol-gel, employing gelatin as passivating agent and, 2) the poliol process. Both methods allowed us to obtain silver nanoparticles, with diameters bellow 20 nm, embedded in a polymeric network. The silver nanoparticles obtained through these processes were used for the synthesis of polymeric nanocarriers by one of these methods: 1) emulsion-solvent evaporation process or 2) self-assembly. For the first one, the silver nanoparticles obtained via sol-gel were dissolved in dichloromethane at different concentrations and then added to water to form an emulsion, this emulsion was ultrasonicated and the solvent was evaporated in rotator evaporator. The concentrated samples showed nanocapsules of diameters between 30 to 200 nm, these nanocapsules showed to have a shell of polyethylene glycol and a core of gelatin with silver nanoparticles embedded on them. These nanocapsules were characterized by transmission and scanning electron microscopy, confocal microscopy and dynamic light scattering. The other system was developed by the use of the silver nanoparticles synthesized through the poliol process. The chemical analysis and previous reports suggested the conversion of the polyethylene glycol into a fatty acid, whose hydrophobic nature allowed the self-assembly of the nanocarriers when the powder was dissolved in water, giving us nanocarriers of 100 nm of diameter in dry samples and 130 nm of hydrodynamic diameter. These structures were characterized by transmission electron microscopy and dynamic light scattering. The electronic micrographs showed polymeric nanospheres with a random distribution of silver nanoparticles into their network. Because this system is synthesized easily and do not required the use of organic solvents that may cause diseases, we continue the studies only with the self-assembly nanocarriers. The zeta potential of the samples was determined for the conjugation to soybean agglutinin, glycoprotein that have showed affinity for the advanced breast cancer cells in studies developed for other authors. The conjugation was developed by chemical attraction during 24 h, 4 °C. The system was characterized by dynamic light scattering and transmission electron microscopy. Finally, the toxicity of the self-assembled silver nanoparticles nanocarriers was evaluated in the breast adenocarcinoma cell lines MDA-MB-231 and MCF7 and the non tumorigenic cell line MCF-10A. The silver nanoparticles nanocarriers showed an IC50 of 35 uM Ag @24h for the MDA-MB-231 cells, whereas the MCF7 cells required the double of this concentration and MCF-10A cells required 20 times this concentration. Indicating that moreover the effectiveness of the passive and active targeting of the nanocarriers, which are going to be evaluated in the future, the cancer cells are much more sensible to the treatment with silver nanoparticles obtained through the poliol process, than the non tumorigenic cells. Indicating that the advances obtained in this thesis may be important for the future in the anticancer treatment.