Multimodal nanodomes for wirelessly controlled nanotherapies with light and magnetic fields
El càncer és una de les majors causes de mort en el món i el desenvolupament de noves teràpies basades en nanotecnologia no està complint les expectatives per la pobra acumulació i ràpida eliminació de les nanopartícules, per tant, el desenvolupament de noves modalitats terapèutiques que permetin co...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/695154 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/695154 |
| Access Level: | acceso embargado |
| Palabra clave: | Nanoterapies Nanotherapies Nanoterapias Fototèrmia Photothermal Fototermia Concentració magnètica Magnetic targeting Concentración magnética Ciències Experimentals 5 |
| Sumario: | El càncer és una de les majors causes de mort en el món i el desenvolupament de noves teràpies basades en nanotecnologia no està complint les expectatives per la pobra acumulació i ràpida eliminació de les nanopartícules, per tant, el desenvolupament de noves modalitats terapèutiques que permetin controlar i seguir externament l'evolució de la nanoterapia és necessari. En aquesta tesi es desenvolupa un mètode senzill, escalable i adaptable de fabricació de nanopartícules (~150 nm) carregades amb fàrmacs semicobertes de metall d'uns pocs nanòmetres (nanocúpules). D'una banda, s'estudia la versatilitat de la fabricació amb diferents metalls i la seva aplicació en sistemes biològics. Per exemple, les nanocúpulas de coure amb l'antibiòtic eritromicina van demostrar un comportament sinèrgic reduint la quantitat d'antibiòtic necessària unes 2.5 vegades. En el cas de les nanocúpules d'or, carregades amb l'agent fotodinàmic (indocyanine green), es va demostrar un efecte combinatori de teràpia fototèrmica i fotodinàmica arribant a reduir el creixement del tumor en un factor 3.5. D'altra banda, es van estudiar en profunditat les nanocúpules opto-magnètiques de ferro dissenyades per a tenir una configuració magnètica tipus vòrtex que és crucial per a mantenir una alta estabilitat col·loidal. La cúpula de ferro proporciona una magnetització forta que permet la manipulació magnètica mitjançant forces magnetoforètiques resultant en una concentració magnètica 2.2 vegades superior que la injecció passiva en tumors de ratolí i al seu torn proporciona contrast T2 en ressonància magnètica nuclear el que permet el seguiment de les nanocúpules de manera no invasiva. A més, la semi-coberta de ferro proporciona un comportament plasmònic esmorteït, maximitzant l'absorció i reduint la dispersió, resultant en alta absorció de la llum a la regió de l'infraroig pròxim que es pot utilitzar per a produir augments locals de la temperatura destruint cèl·lules canceroses. Aquest enfocament de combinació fototèrmica amb la manipulació magnètica va demostrar ser efectiu en models xenograft de ratolí de càncer de mama requerint dosi de fàrmac entre 100-500 vegades menors. També es va explorar com a teràpia combinatòria per a càncer de cap i coll quimio-resistents amb prometedors resultats. Alternativament, les nanocúpules de ferro es van incorporar en monòcits (THP1@NDs) constituint un vehicle cel·lular capaç de: i) creuar barreres cel·lulars, ii) evadir el sistema immune i iii) ser externament controlat mitjançant llum i camps magnètics. La seva eficàcia es va demostrar en esferoides encapsulats en hidrogels biomimètics que constitueixen un model més realista amb diversos tipus cel·lulars i matriu extracelul·lar. Es va demostrar que en presència d’un gradient magnètic, els THP1@nds eren capaços de penetrar en major número i major profunditat en els hidrogels i juntament amb l'actuació fototèrmica es va aconseguir una reducció de la viabilitat del 50% respecte al control i a l'ús del fàrmac lliure induint preferencialment l'apoptosi. Finalment, es va proposar l'ús de macròfags diferenciats de monòcits per a modular el seu comportament cap a un fenotip pro-inflamatori per a influenciar el microentorn tumoral com a estratègia antitumoral. Els resultats preliminars van indicar la possibilitat de l'activació i repolarització dels macròfags primaris d'origen humà mitjançant nanocúpules de Fe sense càrrega o carregades amb el fàrmac imiquimod, un modificador de la resposta immune. En conclusió, aquesta tesi ha permès el desenvolupament de noves nano-cúpules opto-magnètiques carregades de fàrmacs pel desenvolupament de noves teràpies combinant llum, camps magnètics i vehicles cel·lulars, amb gran potencial en nanomedicina. |
|---|