Comparación de estrategias antifouling en nanopartículas de sílica

CATHCARTH, MARILINA; GALDINO, FLÁVIA E.; MONDO, GABRIELA B.; LONGO, GABRIEL S.; PICCO, AGUSTIN S.; CARDOSO, MATEUS B.

Encuentro; VII Encuentro Argentino de Materia Blanda; 2021

FCEN-UBA, UNSAM y INN-CNEA-CONICET

La adsorción de proteínas sobre nanopartículas (NPs) inmersas en fluidos biológicos altera las propiedades fundamentales de la superficie y, en última instancia, modifica la interacción de los nanomateriales con los sistemas biológicos.1 En consecuencia, la búsqueda de estrategias antifouling ha sido un subcampo activo de investigación dentro de la nanomedicina desde su origen.2 En este contexto, el desarrollo de herramientas teóricas para la detección rápida de posibles candidatos antifouling es de suma importancia.En este trabajo, presentamos un estudio teórico de estrategias antifouling para prevenir la adsorción de proteínas en NPs de sílica (SNPs) utilizando un enfoque de teoría molecular.3 Evaluamos modificaciones superficiales con grupos zwiterionicos cortos (sulfobetaína, ZS) y con polietilenglicol (PEG) contra la adsorción de lisozima. Esta proteína catiónica se adsorbe fuertemente sobre superficies negativas y representa un gran desafío para los recubrimientos antifouling. Se evaluó la influencia del pH (5, 7 y 9) y la fuerza iónica (10 y 150 mM de NaCl) del medio para comprender el mecanismo subyacente a la prevención de la adsorción de proteínas proporcionada por las funcionalizaciones mencionadas anteriormente. Los resultados teóricos se compararon con caracterizaciones experimentales utilizando DLS y espectroscopía UV-Vis.La adsorción de lisozima sobre SNPs es impulsada principalmente por atracción electrostática. Por lo tanto, a mayor fuerza iónica se predice menos adsorción. La mayor adsorción se produce sobre las SNPs desnudas a pH 7 y NaCl 10 mM. La adsorción sobre SNP-ZS a alta fuerza iónica es insignificante. El PEG es mejor recubrimiento para prevenir la adsorción de lisozima, la adsorción sobre SNP-PEG es casi insignificante a 10 mM y negativa a 150 mM, esto puede atribuirse a repulsiones estéricas.Lo predicho teóricamente concuerda con los resultados obtenidos experimentalmente mediante DLS. Tras la adsorción de lisozima se observa una agregación masiva de las NPs desnudas, a alta fuerza iónica las SNP-ZS no presentan agregación, y para las SNP-PEG no se observan modificaciones del diámetro hidrodinámico en ninguna de las dos concentraciones de sal.