Mecanismos de compactación, características y estabilidad de complejos de polielectrolitos de ADN/quitosano

Abstract

El uso de polímeros catiónicos, como el quitosano; como vectores en terapias con ácidos nucleicos, se basa en la eficiencia que los complejos de polielectrolitos (PECs) formados tengan para superar las barreras extracelulares e intracelulares que existen dentro del cuerpo. Para que el gen terapéutico llegue al citoplasma o al núcleo celular y cumpla con su objetivo, es necesaria la liberación del ácido nucleico de su vector. Se han propuesto varias hipótesis para explicar la disociación de los PECs; uno de ellos está relacionado con la afinidad de los policationes utilizados como vectores con algunos de los polianiones biológicos presentes en el citoplasma, así como con la presencia de diferentes osmolitos que se encuentran en condiciones fisiológicas. Esta hipótesis ha fomentado el estudio de la estabilidad de los PECs en presencia de varios osmolitos y polianiones biológicos competitivos, como el ácido hialurónico, la heparina y el sulfato de condroitina, entre otros. En este trabajo se estudió el efecto de la estructura del quitosano (peso molecular, PM y grado de acetilación, DA) en el mecanismo de compactación del ADN con el quitosano, las características y la estabilidad de los complejos. Esta última fue estudiada a diferentes valores de pH y en presencia de osmolitos (NaCl, CaCl2), polianiones competitivos biológicos y dodecilsulfato de sodio (SDS). Se usaron tres muestras de quitosano con diferentes características estructurales (diversos DA y PM) para preparar complejos de ADN/quitosano a diferentes condiciones (pH y relaciones de carga R=[N+ ]/[P-]). La información sobre la capacidad de esponja de protones de quitosano, así como el tamaño de partícula, la carga neta y la morfología de los complejos de ADN/quitosano se obtuvo mediante mediciones de DLS/SLS, potencial-, SEM, AFM y titulaciones potenciométricas. Mediante los resultados obtenidos se evaluó el efecto de la estructura del quitosano, en términos de su PM y DA. Las interacciones entre el ADN, el ácido hialurónico y el sulfato de condroitina se estudiaron mediante mediciones de conductividad y potencial-.Enseguida se estudiaron los cambios en el tamaño de partícula, la agregación y la evolución de la carga global de los complejos ADN/quitosano en presencia de los diferentes polianiones y moléculas mediante dispersión dinámica de luz (DLS) y mediciones de potencial- a diferentes relaciones de carga (N+/P -). Se encontró que la morfología de los complejos es globular y es independiente del PM oDA del quitosano. Se descubrió que la estabilidad coloidal de los complejos de ADN/quitosano depende del peso molecular del quitosano y de la relación de carga (N+/P-) de los complejos. Se observó la importancia del quitosano libre en la variación del pH en el rango de 4.5 a 7.5 (pH endosomal) según un efecto de esponja de protones. Este efecto varía dependiendo de la DA de las muestras de quitosano, mientras que el tamaño de partícula depende principalmente del PM del quitosano.