Desarrollo de los componentes de un sistema de liberación controlada de medicamentos basado en un hidrogel electroresponsivo integrado por puntos de carbono funcionalizados con curcumina

Proyecto: Proyecto de Investigación

Detalles del proyecto

Descripción

Un sistema de liberación de medicamentos es aquel que busca suministrar una cantidad terapéutica de un fármaco en un organismo. En la actualidad, estos sistemas de liberación se clasifican en convencionales y de liberación modificada. En los de tipo convencional, el principio activo del medicamento se suministra sin ningún tipo de diseño de formulación particular que le permita orientarse a un sitio específico o controlar la tasa de su liberación. Por el contrario, los sistemas de liberación modificada poseen un diseño de formulación que les permite controlar la velocidad de liberación y/o presentan una configuración que facilita la identificación de un área específica para su acción. Así, los sistemas de liberación de medicamentos modificados ofrecen ventajas evidentes sobre el sistema convencional tales como un mayor número de alternativas de administración, mejoramiento de biodisponibilidad y reducción de síntomas secundarios.

Entre los vehículos diseñados como parte de los sistemas de liberación modificada se encuentra los hidrogeles. Estos materiales se forman a partir de cadenas poliméricas naturales o sintéticas que se interconectan entre sí, produciendo un material con estructura tridimensional macromolecular tipo gel. Tienen la capacidad de retener alto contenido de agua, son biocompatibles, poseen propiedades visco-elásticas similares a la de los tejidos humanos y permiten la encapsulación de diferentes especies tales como fármacos o moléculas de interés biomédico. Dependiendo de la naturaleza del polímero, estos hidrogeles pueden poseer la habilidad de mostrar cambios fisicoquímicos como respuesta a estímulos externos tales como cambios en pH, temperatura o exposición a luz o corriente eléctrica. La variación de las propiedades fisicoquímicas del hidrogel a los estímulos externos, permite tener control sobre las condiciones de liberación de un medicamento encapsulado dentro del hidrogel.

El uso de una corriente eléctrica como estímulo externo para modificar las propiedades fisicoquímicas de hidrogeles ha sido importante para el desarrollo de un sistema preciso de liberación de medicamentos tipo “on-off”. En la ausencia de corriente, el hidrogel mantiene su estructura tridimensional, manteniendo encapsulado el medicamento. El aislamiento del medicamento por su encapsulación minimiza el desarrollo de síntomas secundarios. La liberación del medicamento sólo ocurre cuando una corriente eléctrica deshace la interconexión de las cadenas poliméricas, lo que permite la dispersión del medicamento en el medio deseado. Al tener una amplia capacidad de encapsulación, la necesidad de requerir varias dosis se elimina, ya que la concentración total requerida puede ser incluida en un solo sistema y su liberación ser controlada mediante el flujo de corriente empleado.

A pesar de tener control sobre la liberación del medicamento, este tipo de material no ofrece la posibilidad intrínseca de rastrear el destino final del medicamento después de que ya no está contenido dentro del hidrogel. Una alternativa para monitorear la liberación se encuentra en el uso de sondas fluorescentes con dimensiones en el rango nanométrico.

Los puntos de carbono (PC), descubiertos recientemente (2005), son nanopartículas que hacen parte de la familia de las nanoestructuras basadas en carbono. Estas nanopartículas de morfología cuasi-esférica, de diámetro usualmente inferior a 10 nm, poseen propiedades de absorción y fluorescencia que se ubican en la región correspondiente a radiaciones UV-Vis del espectro electromagnético. Los puntos de carbono se sintetizan a partir de diferentes precursores orgánicos, poseen estabilidad coloidal y la adición de moléculas de interés biomédico en su superficie se puede realizar por medio de interacciones electrostáticas, hidrofóbicas o por la formación de enlaces covalentes.

El presente proyecto busca desarrollar los componentes de un sistema controlado de liberación de medicamentos basado en un hidrogel electroresponsivo. Este material servirá como vehículo encapsulador de puntos de carbono cuya superficie se modificará con la adición de curcumina, un compuesto fenólico cuya actividad contra numerosos tipos de cáncer ha sido reportada. La financiación de este proyecto mediante del Fondo Capital Semilla, permitirá la adquisición de los reactivos y material necesario para llevar a cabo las síntesis del hidrogel electroresponsivo y los puntos de carbono funcionalizados con curcumina. Así mismo, financiará la caracterización de estos materiales y experimentos explorativos in vitro de la citotoxicidad de estos materiales en líneas celulares de cáncer de seno.

Palabras clave

Generación de nuevo conocimiento
Se establecerán procedimientos de síntesis, purificación y caracterización de materiales de alto interés e impacto en el desarrollo de aplicaciones biomédicas tales como la exploración de alternativas de tratamiento menos invasivas y más precisas, ambas cobijadas con el mejoramiento de vehículos de liberación de medicamentos. La posibilidad de fabricación tanto de hidrogeles responsivos como de puntos de carbono y el desarrollo de estrategias de funcionalización de la superficie de estos últimos, son la base fundamental para la futura generación de nanoplataformas teránosticas. Conocer la forma de fabricación y manejo de estos materiales puede explotarse para expandir su uso a diferentes tipos de enfermedades. Este tipo de conocimiento está sincronizado con los intereses en medicina traslacional de la Escuela de Medicina y Ciencias de la Salud. Se buscará la publicación de estos resultados preliminares en revista indexada Q2 ó Q3.

Apropiación social del conocimiento
El desarrollo de nanomateriales para aplicaciones biomédicas es una línea emergente de investigación en la Universidad del Rosario. Su fortalecimiento está condicionado al trabajo interdisciplinar de diferentes líneas de conocimiento, a la divulgación de resultados y a la generación de colaboraciones. Es por esta razón que se espera socializar los resultados preliminares de este proyecto en congreso nacional.

Fortalecimiento de la comunidad científica
La profundización en el conocimiento del diseño, síntesis y caracterización de materiales para el desarrollo de aplicaciones biomédicas de científicos conlleva al fortalecimiento de los grupos de investigación involucrados en nanotecnología de la Universidad el Rosario (GiBiome (EMCS), Nanotech (FCNM) y Ciencias Básicas Médicas (FCNM). Adicionalmente, se fortalecerá la red colaborativa en este mismo campo del conocimiento con la Universidad Industrial de Santander a través del Dr. Donaldo Fabio Mercado, quien posee amplia experiencia en la síntesis tanto de puntos de carbono como materiales poliméricos y quien estará asesorando y apoyando experimentalmente los procesos de síntesis y caracterización. También se espera contar con un asistente de investigación, realizar un trabajo de grado de pregrado del programa de Ingeniería Biomédica o de la FCNM y la participación de los estudiantes pertenecientes a los semilleros SyNERGIA (Ing. Biomédica – en procesos de formalización de apertura) y BioNano (FCNM).
EstadoActivo
Fecha de inicio / finalización efectiva3/13/209/13/21

Fuente principal de financiación

  • Interna