Aplicaciones biomédicas de matrices poliméricas fototérmicas

Resumen

Los sistemas de liberación de agentes terapéuticos son tecnologías diseñadas para procurar su administración controlada y dirigida en el órgano o tejido necesitado de terapia. En el presente trabajo se han desarrollado hidrogeles fototérmicos como base de sistemas de liberación controlada de agentes terapéuticos. Para ello, se han combinado matrices poliméricas de diferente naturaleza con nanopartículas metálicas que presentan actividad fototérmica en el infrarrojo cercano (NIR). La inclusión de liposomas termosensibles cargados con un fármaco antitumoral en matrices de fibrina fototérmica resultó en lipogeles capaces de responder a la energía de un láser NIR mediante la liberación del fármaco encapsulado, cuya bioactividad se comprobó tratando cultivos de células de carcinoma cervical humano. Los niveles de fármaco liberado desde el sistema son dependientes del tipo de nanopartícula y su concentración, la potencia láser y el régimen de irradiación utilizado. El sistema de liberación se optimizó añadiendo colesterol a la composición de los liposomas termosensibles, lo que disminuyó las fugas de fármaco a temperatura fisiológica e incrementó la liberación de fármaco tras tratamiento térmico. La tecnología de matrices fototérmicas fue asimismo empleada para la obtención de andamiajes que pueden controlar la expresión transgénica mediante su respuesta a energía NIR, lo que permitiría definir patrones espaciotemporales de biodisponibilidad de productos génicos terapéuticos. Para ello, se incluyeron nanopartículas fototérmicas en matrices poliméricas basadas en fibrina, recombinámeros de elastina (ELR) y criogeles de un copolímero de 2-hidroxietilmetacrilato y ácido acrílico. Estas matrices resultaron ser biocompatibles y, en respuesta a NIR, generaron un incremento local de temperatura suficiente para activar en las células que contienen circuitos génicos inducibles por calor y dependientes de un ligando de bajo peso molecular. La incorporación de células troncales multipotentes en hidrogeles de fibrina que incluyen nanopartículas fototérmicas basadas en sulfuro de cobre (CuSNP) resultó en un incremento de la actividad metabólica, supervivencia y actividad fibrinolítica celular, así como en cambios en el transcriptoma relacionados con la respuesta angiogénica. Las células endoteliales incluidas en estos hidrogeles potenciaron la formación de estructuras pseudocapilares y la remodelación de la matriz de fibrina. La implantación a largo plazo de matrices de fibrina que incluyen CuSNP indujo una respuesta angiogénica que facilita su integración en los tejidos del hospedador mientras que la implantación de matrices de ELR y criogeles fototérmicos resulta en una baja respuesta inflamatoria y una degradación del biomaterial muy limitada.