Nanotecnología en Ciencias Veterinarias : desarrollo de nanosistemas magnéticos basados en óxido de hierro funcionalizados con sílica y gelatina como agentes teranósticos

Abstract

Las nanopartículas magnéticas (NPMs) a base de magnetita (Fe3 O4) recubiertas con sílica encuentran diversas aplicaciones en el campo de la nanotecnología biomédica, debido a su estabilidad en medio acuoso. Sin embargo, la inercia de la sílica en cuanto a su reactividad limita la incorporación de funcionalizantes específicos como fármacos y otros ligandos de interés. El desafío de este trabajo se centra en obtener NPMs biocompatibles recubiertas con sílica y gelatina para ser aplicadas como agentes teranósticos en diversos campos biomédicos, incluso en medicina veterinaria. La terapia fotodinámica representa una alternativa y un complemento a la quimio y radioterapia, herramientas convencionales para el tratamiento de diferentes patologías como las oncológicas. Consiste en la utilización de moléculas fotosensibles que, al ser activadas con luz de una determinada longitud de onda, transfieren su exceso de energía a moléculas de oxígeno vecinas. Este fenómeno genera especies reactivas de oxígeno tóxicas para las células. De este modo, la incorporación de un agente fotosensible a las NPMs de sílica funcionalizadas con gelatina facilitaría su transporte específico hacia las células afectadas a partir del efecto de un campo magnético externo. Esto resultaría en un teranóstico funcional tanto para el diagnóstico (mediante RMI) como para el tratamiento (fototerapia). En este trabajo se exploraron diversas condiciones experimentales a partir de NPMs de magnetita recubierta con ácido cítrico y sílica para la deposición de gelatina a partir del método de co-precipitación. Se obtuvo una formulación óptima que fue caracterizada integralmente desde el punto de vista fisicoquímico. Como molécula fotosensible se seleccionó al azul de metileno (AM) y se exploraron dos vías para su incorporación a las NPMs: 1-adsorción simple durante 24 horas y 2-encapsulamiento. La evaluación de ambos procedimientos reveló la incorporación exitosa del agente fotosensible, obteniéndose nanosistemas magnéticos con potenciales propiedades teranósticas aplicables en el campo veterinario.

Magnetic nanoparticles (MNPs) based on magnetite (Fe3 O4) coated with silica find various applications in the field of biomedical nanotechnology, due to their stability in aqueous medium. However, the inertia of the silica in terms of its reactivity limits the incorporation of specific functionalizers such as drugs and other ligands of interest. The challenge of this work focuses on obtaining biocompatible MNPs coated with silica and gelatin as theranostic agents in various biomedical fields, including veterinary medicine. Photodynamic therapy represents an alternative and a complement to chemo and radiotherapy, conventional tools for the treatment of different pathologies such as oncology. It consists of the use of photosensitive molecules that, when activated with light of a certain wavelength, transfer their excess of energy to neighboring oxygen molecules. This phenomenon generates reactive oxygen species toxic to cells. Thus, the incorporation of a photosensitive agent to the magnetic silica nanoparticles functionalized with gelatin would facilitate their specific transport to the affected cells from the effect of an external magnetic field. This would result in a functional theranostic both for the diagnosis (by MRI) and for the treatment (phototherapy). In this work, various experimental conditions were explored from MNPs of magnetite coated with citric acid and silica for the deposition of gelatin from the co-precipitation method. An optimum formulation was obtained that was characterized integrally from the physicochemical point of view. As a photosensitive molecule, methylene blue was selected and two routes were explored for its incorporation into MNPs: 1-simple adsorption for 24 hours and 2-encapsulation. The evaluation of both procedures revealed the successful incorporation of the photosensitive agent, obtaining magnetic nanosystems with potential theranostic properties applicable in the veterinary field.