Recubrimiento de nanoesferas de oro conjugadas al péptido CLPFFD-NH2 con poloxámeros para mejorar la penetración a través de membranas biológicas

Abstract

En la actualidad existe gran interés en el uso de nanopartículas esféricas de oro (NPAu) para aplicaciones biomédicas. Éstas presentan propiedades ópticas que permiten la absorción y disipación de energía de manera local en forma de calor luego de ser irradiadas, lo que puede ser utilizado para destruir células tumorales o disolver agregados tóxicos proteicos de β-amiloide (ATAβ) involucrados en la enfermedad de Alzheimer (EA). En nuestro laboratorio se conjugaron las NPAu con el péptido CLPFFD-NH2 el cual reconoce a estos ATAβ, formando el conjugado NPAu-CLPFFD. Estos agregados pueden ser disueltos en presencia de este conjugado mediante la aplicación de microondas de baja potencia, reduciéndose su toxicidad. No obstante, el conjugado NPAu-CLPFFD atraviesa la barrera hemato-encefálica (BHE) en baja proporción con respecto a la dosis administrada. El enfoque principal de este estudio fue recubrir el conjugado NPAu-CLPFFD con copolímeros de carácter anfifílico como los poloxámeros (Pluronic®) para facilitar el pasaje a través de la BHE. Estos copolímeros han demostrado tener la capacidad tanto de inhibir transportadores de eflujo expresados en distintos tipos de células como también de modificar la fluidez de modelos de membranas. En este estudio se emplearon tres copolímeros los cuales difieren en sus propiedades estructurales: Pluronic® P85, F127 y L121, siendo sus balances hidrofílico-lipofílico (sigla en inglés HLB): 16, 22 y 1, respectivamente. Los nanocompósitos se caracterizaron mediante espectrofotometría de absorción molecular, dispersión dinámica de la luz (sigla en inglés DLS), potencial zeta, microscopía electrónica de transmisión (sigla en inglés TEM) y termogravimetría. Se evaluó además in vitro las alteraciones en la estabilidad y permeabilidad de modelos de membranas debido a la interacción con los nanocompósitos, y la capacidad de estos de difundir pasivamente mediante el ensayo de permeabilidad de membrana artificial en paralelo (sigla en inglés PAMPA). Así, se logró determinar que estos nanocompósitos son capaces de modificar la estabilidad y permeabilidad de los modelos de membrana biológica, posiblemente debido a cambios en su organización. A pesar de esto, ninguno fue capaz de mejorar el traspaso mediante difusión pasiva de NPAu a través del modelo de membrana en el PAMPA

Nowadays, there exists a great interest in the use of spherical gold nanoparticles (NPAu) for biomedical applications. NPAu have optical properties that allow the absorption and local dissipation of energy in the form of heating after being irradiated, which can be used to destroy tumoral cells or dissolve ammiloid-β toxic protein aggregates (ATAβ) that are involved in the Alzheimer disease (EA). In our laboratory, NPAu were conjugated with the CLPFFD-NH2 peptide which recognizes ATAβ, forming the NPAu-CLPFFD conjugate. These aggregates can be dissolved in the presence of NPAu-CLPFFD through the application of weak microwaves fields, decreasing their toxicity. However, the NPAu-CLPFFD conjugate crosses the blood brain barrier (BHE) in very small proportion with respect to the dose injected. The main focus of this study was the coating of NPAu-CLPFFD by amphiphilic polymers such as poloxamers (Pluronics®) to facilitate the cross throughout the BHE. These copolymers have demonstrated the capacity to inhibit efflux transporter expressed in different types of cells and also modify the fluidity of model membranes. In this study, three copolymers were used which differ in their structural properties: Pluronic® P85, F127 y L121, where their hydrophilic lipophilic balances (HLB) are 16, 22 and 1, respectively. The nanocomposites were characterized through molecular absorption spectrophotometry, dynamic light scattering (DLS), zeta potential, transmission electronic microscopy (TEM) and thermogravimetry. Also, changes in the stability and permeability of membrane models due to the interaction with nanocomposites, and the capacity of these to cross passively through the parallel artificial membrane permeability assay (PAMPA), were evaluated in vitro. In this way, it was determined that these nanocomposites are capable of modify biological membrane model stability and permeability possibly due to changes in their organization. Despite this, these systems were not capable to improve the cross of NPAu through passive diffusion in the PAMPA