Biomateriales funcionalizados para liberación controlada de fármacos y bioimagen a partir de nanoarcillas con propiedades de adsorción mejoradas

Datos básicos

Código:

INNVAL19/18

Dotación:

18.000,00 €

Año Inicial:

2019

Año final:

2024

Objetivos del proyecto

La finalidad de nuestro proyecto es el diseño, desarrollo y optimización de nano-arcillas, en particular laponita y micas de alta carga, para liberación controlada de fármacos, en concreto antibióticos, y bioimagen. Se propone de forma novedosa el uso de las arcillas denominadas micas de alta carga, con propiedades de adsorción mejoradas respecto a las arcillas convencionales, en aplicaciones biomédicas. Este proyecto se enmarca en el grupo Nanomedicina del Instituto de Investigación Valdecilla (IDIVAL), constituido por un equipo multidisciplinar, cuyo objetivo principal es el desarrollo de nanomateriales para diagnóstico y terapia de diversas enfermedades. La nanomedicina representa una línea fundamental de investigación no sólo en IDIVAL, sino también a nivel global, como pone de manifiesto el hecho de que sea línea prioritaria tanto en la AES del Instituto Carlos III como en numerosas convocatorias del programa europeo Horizonte2020. Los antibióticos son medicamentos utilizados para prevenir y tratar las infecciones bacterianas. La resistencia a los antibióticos es hoy una de las mayores amenazas para la salud mundial, la seguridad alimentaria y el desarrollo. Asimismo, existe un gran interés en la optimización de antibióticos existentes, en particular antibióticos de amplio espectro, cuyo uso está limitado por su baja solubilidad, alta toxicidad, rápido metabolismo o incompatibilidad con ciertos alimentos. El diseño actual de nanomedicinas incluye el desarrollo de agentes que permitan el transporte y la liberación controlada de principios activos poco solubles o insolubles en disolución acuosa, durante horas, días e incluso semanas. En este sentido, las arcillas se han propuesto como vehículos ideales por su capacidad de adsorción y protección frente a la posible degradación del fármaco debido a las condiciones fisiológicas del medio. En particular, la encapsulación de antibióticos representa una estrategia ideal ya que permite cambiar la biodistribución del fármaco, retrasando su metabolismo e impidiendo la reacción con alimentos. El uso de micas de alta carga como sistemas mejorados de liberación controlada se presenta como un método eficaz de encapsulación de productos activos poco solubles o insolubles en medio acuoso. Además las arcillas constituyen un recubrimiento ideal del fármaco como protección frente a las condiciones de salinidad y pH del medio fisiológico. Se llevará a cabo un estudio de las propiedades de adsorción y liberación del antibiótico de amplio espectro tetraciclina mediante técnicas de caracterización físicoquímicas como Difracción de Rayos X y de Espectroscopia que proporcionen información del mecanismo de intercambio y tipo de interacción. La aplicación de las micas de alta carga como sensores ópticos de alta resolución se encuadra en la necesidad de diseñar herramientas eficaces para el seguimiento de procesos biológicos a nivel celular. Se propone incorporar iones lantánidos Ln3+ luminiscentes de tipo up-conversion en la interlámina de las micas de alta carga como nanomateriales ópticamente activos alternativos de baja toxicidad. La excitación en el rango infrarrojo proporciona mayor penetración en tejidos biológicos que son transparentes en el rango 750-1000 nm. En estudios preliminares, el grupo de Nanomedicina-IDIVAL ha diseñado unos sensores de alta resolución, no up-conversion, a partir de micas de alta carga mediante la inclusión de iones lantánidos luminiscentes potencialmente útiles en la aplicación de nanoarcillas en bioimagen, hasta el momento inexploradas. Se propone utilizar estos nuevos sensores ópticos para el estudio de la interacción entre las nanopartículas y ciertas proteínas modelo como la albúmina y ß-globulina en dispersión. Los estudios de adsorción de proteínas se llevarán a cabo en colaboración con el grupo de investigación Colloids and Interface Science de la Universidad de Cambridge (UK) dirigido por el Dr. Stuart Clarke.

Unidades de investigación

• NANOMEDICINA

  

  Investigador Responsable

  Mónica López Fanarraga

  monica.lopez@unican.es