Hidrogel inyectable con posible aplicación en el cáncer de mama

Abstract

ABSTRACT: Breast cancer is considered a public health problem, being the cause of countless deaths in the world, so multiple treatments have been developed to eliminate cancer cells; however, they have a limited immune response rate and side effects. In fact, breast cancer is a public health problem and is considered one of the main causes of cancer mortality in women in Colombia and in a large number of Latin American and Caribbean countries. For this reason, it is important to solve the challenges that currently persist in the treatment of cancer, in a less invasive, costly way, with reduced side effects and with a higher rate of immune response. In the case of biomaterials and nanotechnology for this type of biomedical applications, the use of polymeric nanoparticles has stood out thanks to their biodegradability and biocompatibility characteristics, where natural polymers such as agarose and chitosan stand out. In addition, injectable hydrogels have become an important issue in cancer therapy, since they provide high local drug concentration, minimal invasiveness, sustained release characteristics and low systemic toxicities. Therefore, the objective of the present exploratory work was to propose an injectable hydrogel with possible application for breast cancer therapy. For the development of the project, it was necessary to design a methodological plan to obtain an injectable hydrogel together with its characterization. For its execution, a list of needs, requirements and morphological matrix of the project was made, once the polymers were selected, a solubility analysis of chitosan and agarose was carried out, then, a synthesis of carboxymethyl chitosan was made and the agarose was oxidized, then the concentrations of 10 mg/mL and 20 mg/mL, and the proportions 1:1, 1:3, 3:1 and 3:5 of the mixture of oxidized agarose and carboxymethyl chitosan were evaluated. Finally, the gelation time, injectability, syringeability, mechanical properties and swelling rate were evaluated. These tests were evaluated under different temperature conditions. The results showed a good swelling rate and mechanical properties for the 20 mg/mL concentrations. In addition, injectivity tests indicated optimal values in hydrogel compressive strength, being suitable to be administered through a needle. It should be added that the proportions 1:3 and 3:1 of oxidized agarose and carboxymethyl chitosan were not considered for their characterization because from the beginning they did not present ideal characteristics to continue working in the formation of the hydrogel.

RESUMEN: El cáncer de mama es considerado un problema de salud pública, siendo el causante de innumerables muertes en el mundo, por lo que se han desarrollado múltiples tratamientos para eliminar las células cancerígenas; sin embargo, presentan una tasa de respuesta inmunitaria limitada y efectos secundarios. De hecho, el cáncer de mama se considera como una de las principales causas de mortalidad por cáncer en las mujeres de Colombia y en un gran número de países latinoamericanos y del Caribe. Por esto, es importante resolver los retos que actualmente persisten en el tratamiento del cáncer, de una manera menos invasiva, costosa, con reducido efecto secundario y con una mayor tasa de respuesta inmunitaria. En el caso de los biomateriales y nanotecnología para este tipo de aplicaciones biomédicas, el uso de nanopartículas poliméricas ha logrado destacarse gracias a sus características de biodegradabilidad y biocampatibilidad, en donde se destacan polímeros naturales como la agarosa y el quitosano. Además, los hidrogeles inyectables se han convertido en un asunto de importancia en la terapia del cáncer, puesto que proporciona una alta concentración local de fármaco, mínima invasividad, características de liberación sostenida y bajas toxicidades sistémicas. Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo exploratorio fue proponer un hidrogel inyectable con posible aplicación para la terapia del cáncer de mama. Para el desarrollo del proyecto se hizo necesario el diseño de un plan metodológico para la obtención de un hidrogel inyectable junto con la caracterización de este. Para su ejecución, se realizó una lista de necesidades, requerimientos y matriz morfológica para el desarrollo del hidrogel, una vez seleccionados los polímeros, se prosiguió a realizar un análisis de solubilidad del quitosano y la agarosa, posteriormente, se procedió a realizar una síntesis de carboximetil quitosano y se procedió a oxidar la agarosa, luego se evaluaron las concentraciones de 10 mg/mL y 20 mg/mL, y las proporciones 1:1, 1:3, 3:1 y 3:5 de la mezcla de agarosa oxidada y carboximetil quitosano. Finalmente, se evaluó el tiempo de gelificación, inyectabilidad, jeringabilidad, propiedades mecánicas y tasa de hinchamiento. Los resultados arrojaron una buena tasa de hinchamiento y propiedades mecánicas por parte de las concentraciones de 20 mg/mL. Además, los ensayos de inyectabilidad indicaron óptimos valores en fuerza de compresión del hidrogel, siendo idóneos para ser administrados a través de una aguja. Cabe añadir que las proporciones 1:3 y 3:1 de agarosa oxidada y carboximetil quitosano, no se tuvieron presentes para su caracterización debido a que desde un inicio no presentó características idóneas para seguir trabajando en la formación del hidrogel.