Sistemas poliméricos implantables para la administración de agentes antimicrobianos y antitumorales

Zusammenfassung

El objetivo de la Tesis fue desarrollar productos implantables útiles como: a) depot inyectables para tratamiento localizado de patologías óseas, con copolímeros bloque tipo poloxamina con capacidad de gelificación in situ; b) microsferas de ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA) para cesión de agentes antimicrobianos; y c) prótesis vasculares funcionalizadas con heparina y lisozima con hemocompatibilidad mejorada y adhesión microbiana reducida. El trabajo se llevó a cabo en las siguientes etapas: 1.- Caracterización de las interacciones de algunos copolímeros bloque con las membranas biológicas en condiciones de célula sana y de célula tumoral. Se analizó la relación entre las características estructurales de los poloxámeros (copolímeros lineales de poli(óxido de etileno)-poli(óxido de propileno)-poli(óxido de etileno) y de las poloxaminas (copolímeros bloque de cuatro brazos de poli(óxido de etileno)-poli(óxido de propileno)) y su interacción con la membrana de células normales y cancerosas. Como modelos se utilizaron monocapas de mezclas de dipalmitoilfosfatidilcolina y colesterol que imitan las características de las membranas de las células sanas y tumorales, y también eritrocitos humanos intactos y tratados con -ciclodextrina para depleccionar colesterol. Las variedades con bloques PEO largos producen un efecto de sellado de la membrana lipídica, que tiene su origen en la interacción que se produce tanto con el colesterol como con las cabezas polares de los fosfolípidos. Los copolímeros con cadenas hidrofílicas cortas desestabilizan la membrana, sobre todo en las células que han sufrido una depleción de colesterol, incrementándose el daño de la membrana. 2.- Diseño, preparación y caracterización de sistemas depot inyectables a base de la poloxamina T908 sola o combinada con hialuronato sódico y/o heparina para cesión sostenida de doxorubicina para tratamiento de tumores óseos primarios. Las formulaciones elaboradas se caracterizaron en cuanto a capacidad de gelificación in situ, control de la cesión de doxorubicina, citocompatibilidad con fibroblastos y eficacia antitumoral utilizando esferoides 3D. La incorporación de hialuronato sódico solo o con heparina dio lugar, a temperatura ambiente, a incrementos muy notables del valor del módulo elástico de las dispersiones. La doxorubicina se puede ceder más rápidamente en el entorno de las células tumorales que en las proximidades de las células sanas, al tiempo que los depots muestran una mayor consistencia con lo que la permanencia en el tejido tumoral puede ser más prolongada. 3.- Puesta a punto de un procedimiento de microencapsulación sobre superficies superanfifóbicas para preparar microesferas de ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA) con rendimiento de incorporación de fármaco del 100%. Se implementó un procedimiento aplicable a dispersiones de polímeros y fármacos en cualquier disolvente, lo que tiene una trascendencia práctica considerable. Sobre las superficies se depositaron gotículas de suspensiones de ciprofloxacino en disolución de PLGA en dioxano, cubriendo un amplio intervalo de proporciones PLGA:ciprofloxacino. Las microesferas de PLGA/ciprofloxacino presentan un tamaño uniforme y un aspecto homogéneo y ceden el fármaco de manera sostenida asegurando la eficacia antimicrobiana durante períodos de tiempo prolongados. 4.- Modificación superficial de prótesis vasculares para incrementar la hemocompatibilidad y prevenir la adhesión de microorganismos. La última etapa de la Tesis se centró en la inmovilización química de heparina y lisozima, y en la caracterización física, estructural y funcional de las mallas modificadas. La actividad de las moléculas ancladas y la proliferación de células mesenquimales sobre las fibras se evaluaron aplicando diversos métodos. La heparina y la lisozima puede mejorar las prestaciones de las mallas de electrospinning en terapia regenerativa vascular, previniendo la formación de trombos y la colonización por bacterias. El objetivo de la Tesis fue desarrollar productos implantables útiles como: a) depot inyectables para tratamiento localizado de patologías óseas, con copolímeros bloque tipo poloxamina con capacidad de gelificación in situ; b) microsferas de ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA) para cesión de agentes antimicrobianos; y c) prótesis vasculares funcionalizadas con heparina y lisozima con hemocompatibilidad mejorada y adhesión microbiana reducida. El trabajo se llevó a cabo en las siguientes etapas: 1.- Caracterización de las interacciones de algunos copolímeros bloque con las membranas biológicas en condiciones de célula sana y de célula tumoral. Se analizó la relación entre las características estructurales de los poloxámeros (copolímeros lineales de poli(óxido de etileno)-poli(óxido de propileno)-poli(óxido de etileno) y de las poloxaminas (copolímeros bloque de cuatro brazos de poli(óxido de etileno)-poli(óxido de propileno)) y su interacción con la membrana de células normales y cancerosas. Como modelos se utilizaron monocapas de mezclas de dipalmitoilfosfatidilcolina y colesterol que imitan las características de las membranas de las células sanas y tumorales, y también eritrocitos humanos intactos y tratados con -ciclodextrina para depleccionar colesterol. Las variedades con bloques PEO largos producen un efecto de sellado de la membrana lipídica, que tiene su origen en la interacción que se produce tanto con el colesterol como con las cabezas polares de los fosfolípidos. Los copolímeros con cadenas hidrofílicas cortas desestabilizan la membrana, sobre todo en las células que han sufrido una depleción de colesterol, incrementándose el daño de la membrana. 2.- Diseño, preparación y caracterización de sistemas depot inyectables a base de la poloxamina T908 sola o combinada con hialuronato sódico y/o heparina para cesión sostenida de doxorubicina para tratamiento de tumores óseos primarios. Las formulaciones elaboradas se caracterizaron en cuanto a capacidad de gelificación in situ, control de la cesión de doxorubicina, citocompatibilidad con fibroblastos y eficacia antitumoral utilizando esferoides 3D. La incorporación de hialuronato sódico solo o con heparina dio lugar, a temperatura ambiente, a incrementos muy notables del valor del módulo elástico de las dispersiones. La doxorubicina se puede ceder más rápidamente en el entorno de las células tumorales que en las proximidades de las células sanas, al tiempo que los depots muestran una mayor consistencia con lo que la permanencia en el tejido tumoral puede ser más prolongada. 3.- Puesta a punto de un procedimiento de microencapsulación sobre superficies superanfifóbicas para preparar microesferas de ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA) con rendimiento de incorporación de fármaco del 100%. Se implementó un procedimiento aplicable a dispersiones de polímeros y fármacos en cualquier disolvente, lo que tiene una trascendencia práctica considerable. Sobre las superficies se depositaron gotículas de suspensiones de ciprofloxacino en disolución de PLGA en dioxano, cubriendo un amplio intervalo de proporciones PLGA:ciprofloxacino. Las microesferas de PLGA/ciprofloxacino presentan un tamaño uniforme y un aspecto homogéneo y ceden el fármaco de manera sostenida asegurando la eficacia antimicrobiana durante períodos de tiempo prolongados. 4.- Modificación superficial de prótesis vasculares para incrementar la hemocompatibilidad y prevenir la adhesión de microorganismos. La última etapa de la Tesis se centró en la inmovilización química de heparina y lisozima, y en la caracterización física, estructural y funcional de las mallas modificadas. La actividad de las moléculas ancladas y la proliferación de células mesenquimales sobre las fibras se evaluaron aplicando diversos métodos. La heparina y la lisozima puede mejorar las prestaciones de las mallas de electrospinning en terapia regenerativa vascular, previniendo la formación de trombos y la colonización por bacterias.