Tesis de Doctorado
Inmovilización de Trastuzumab en hidróxidos dobles laminares de ZnAlGdDy
Fecha
2021-02-25Autor
Nava Andrade, Karina
Institución
Resumen
Actualmente, el cáncer es uno de los principales problemas de salud a nivel mundial.
En la búsqueda de tratamientos anticancerosos más eficientes, las nanopartículas de
hidróxidos dobles laminares (HDLs) han sido ampliamente estudiados para el desarrollo de
plataformas que permitan el diagnóstico y tratamiento dirigido del cáncer. En este trabajo, se
reporta la preparación de HDLs ZnAlGdDy funcionalizados con doxorrubicina (DOX) y el
anticuerpo trastuzumab, como una estrategia para la obtención de un nanosistema detectable
por imagenología por resonancia magnética (IRM) y con citotoxicidad selectiva en células
de cáncer HER2-positivo.
La síntesis de HDLs ZnAlGdDy con diferentes concentraciones de lantánidos (Ln)
fue explorada mediante el método de precipitación a pH variable. A partir de una
concentración molar de Al = 0.75 y Ln = 0.25, se obtuvieron HDLs ZnAlGdDy con la
composición metálica esperada. Una concentración nominal de Ln= 0.50 favoreció la síntesis
de HDLs puros con el mayor contenido de Gd y Dy, a través de la sustitución parcial de zinc
por los lantánidos. En estas condiciones, HDLs ZnAlGdDy intercalados con aniones
carbonato fueron obtenidos como única fase cristalina con simetría romboédrica 3R. Una
concentración molar de lantánidos mayor que 0.5 promueve la formación de compuestos
amorfos como ZnO, debido a la incorporación ineficiente del zinc en las láminas.
El efecto de contraste de los HDLs ZnAlGdDy preparados fue evaluado por MRI. De
acuerdo con las imágenes ponderadas en T1 y T2, los HDLs Zn2.5Al0.75Gd0.125Dy0.125,
Zn2.0Al0.75Gd0.125Dy0.125, y Zn2.0Al0.5Gd0.25Dy0.25 exhibieron mejor efecto de contraste que
gadobutrol, un agente comercial. Además, la relaxividad longitudinal de los HDL analizados
indicó que el contraste T1, generado por la presencia de gadolinio en las estructuras, depende
del contenido de moléculas de agua y carbonatos interlaminares, y no de la concentración de
Gd en las láminas. Mientras tanto, el contraste T2 aumentó proporcionalmente con el
contenido de lantánidos en los HDLs ZnlGdDy y es atribuido, principalmente, al alto
momento magnético del disprosio. Debido a un mejor efecto de contraste en IRM, el HDL
Zn2.0Al0.5Gd0.25Dy0.25, con una relación r2/r1 de 22.5, fue usado para la preparación del
nanosistema teranóstico propuesto.
Para favorecer la inmovilización de trastuzumab sobre el HDL Zn2.0Al0.5Gd0.25Dy0.25,
puntos de carbono (PC) funcionalizados en su superficie con grupos amino fueron preparados
por acoplamiento térmico entre la lisina y el ácido cítrico. Los PC obtenidos exhibieron una
florescencia máxima a los 515 nm al ser irradiados con luz de 420 nm. Estos PC y el fármaco
antitumoral DOX fueron ensamblados en los HDLs ZnAlGdDy mediante el método de
deposición coloidal. La conjugación de anticuerpo trastuzumab al HDL/DOX/PC obtenido
fue realizado por un acoplamiento tio-eno, con 80%; de eficiencia; mientras que, en ausencia
de los PC la eficiencia fue del 89%. De acuerdo con estos resultados, la inmovilización del
anticuerpo sobre el HDL ocurrió por fisisorción.
La internalización del HDL/DOX/PC en células MCF7 (HER2-negativo) fue
monitoreada por microscopia de epifluorescencia debido, principalmente, por la
fluorescencia roja intrínseca de DOX. Por lo tanto, el nanocompuesto propuesto inicialmente
fue simplificado a HDL/DOX/trastuzumab, el cual fue preparado por deposición coloidal en
un solo paso. La baja citotoxicidad del HDL Zn2.0Al0.5Gd0.25Dy0.25, fue confirmada en células
MCF7, sugiriendo la prometedora aplicación del HDL como vehículo de fármacos. Además,
a partir de los ensayos de citotoxicidad del HDL/DOX/trastuzumab se determinó que las
propiedades de focalización pasiva del HDL mejoran la internalización del fármaco, ya que
el HDL/DOX resultó 1.34 veces más tóxico que el fármaco libre. Finalmente, el
HDL/DOX/trastuzumab fue analizado por IRM. Las relaxometrías muestran que el ensamble
de DOX y el anticuerpo reducen el efecto de contraste del HDL precursor, lo cual podría
deberse a que los compuestos limitan el acceso de las moléculas de agua a la esfera interna
de los lantánidos.
Los resultados de esta investigación muestran el uso prometedor de LDH
Zn2.0Al0.5Gd0.25Dy0.25 como vehículo de drogas y agente de contraste en IRM. Además, este
trabajo reveló que el método de deposición coloidal es la estrategia más simple, eficiente y
barata para la inmovilización de anticuerpos en HDLs, lo que podría contribuir al diseño de
metodologías terapéuticas más eficientes contra el cáncer