Síntesis de nanopartículas de titania dopadas con ceria para aplicaciones biomédicas

Abstract

Cancer is a disease that severely afflicts the world population. Therefore, one of the great challenges facing modern medicine is to design new strategies to improve the diagnosis and treatment of that pathology. The development of new devices at the nanoscale level as therapeutic support in medical practice has given rise to nanodrugs, which enable the transport of an effective dose of therapeutic agents to target cells or tissues, with no collateral damage to healthy cells. Due to their unique properties, ceramic nanostructures have demonstrated potential as nanocarriers of drug molecules to target cells or tissues. In the present work, we report the use of Cerium-doped TiO2 nanoparticles –TiCe–, synthesized via the sol-gel method in a microemulsion of reverse micelle, as DDS of Daunorubicin in the neoplastic cell line RPMI 8226. The characterization of the nanocomposite DNR-TiCe was carried out through UV-Vis, IR, and Raman spectroscopy techniques. The experimental results revealed that TiCe had a drug- encapsulation efficiency of 80.86% ± 2.14%, much higher than that obtained for TiO2, 66.12% ± 3.61%. In vitro cytotoxicity assays showed an improved anticancer effect of DNR when associated with nanoparticles, suggesting that the nanoparticles increase intracellular accumulation of the drug. Likewise, the nanoparticles were shown to be highly biocompatible with the cells, favoring their use in medical applications, specifically in this case, as a drug carrier.

El cáncer es una enfermedad que afecta gravemente a la población mundial. Por lo tanto, uno de los grandes desafíos que enfrenta la medicina moderna es diseñar nuevas estrategias para mejorar el diagnóstico y el tratamiento de esa patología. El desarrollo de nuevos dispositivos a nivel de nanoescala como apoyo terapéutico en la práctica médica ha dado lugar a nanodrogas, que permiten el transporte de una dosis efectiva de agentes terapéuticos a células o tejidos diana, sin daño colateral a células sanas. Debido a sus propiedades únicas, las nanoestructuras cerámicas han demostrado su potencial como nanotransportadores de moléculas de fármaco para atacar células o tejidos. En el presente trabajo, se reporta la síntesis de nanopartículas de Titania dopadas con Ceria (TiCe), a través del método sol-gel en una microemulsión de micelas inversas, su funcionalización con el antineoplásico daunorrubicina y su uso como sistema de liberación del daunorubicina en la línea celular neoplásica RPMI 8226. La caracterización del nanocompuesto DNR-TiCe se realizó mediante técnicas espectroscópicas de UV-Vis, IR, Raman y mediante TEM. Los resultados experimentales revelaron que las nanopartículas de Titania dopadas con Ceria presentan una eficacia de encapsulación del fármaco de 80.86% ± 2.14%, mucho mayor que la obtenida para las nanopartículas de Titania pura (TiO2), 66.12% ± 3.61%. Los ensayos de citotoxicidad in vitro mostraron un efecto anticancerígeno mejorado de la DNR cuando se asoció con nanopartículas, lo que sugiere que las nanopartículas aumentan la acumulación intracelular del fármaco. Asimismo, se demostró que las nanopartículas son altamente biocompatibles con las células, lo que favorece su uso en aplicaciones médicas, específicamente en este caso, como portador de fármacos.