Interacción de nanovectores para terapia fotodinámica con membranas celulares modelo. Un estudio físico

MARTINELLI, HERNAN; GUISASOLA, EDUARDO; MOYA, SERGIO; RITACCO, HERNÁN A.

Bahia Blanca

Congreso; 108 Reunión de la Asociación Física Argentina (108 RAFA); 2023

Depto. Física, Universidad Nacional de Sur

En terapia fotodinámica para el tratamiento de ciertos tipos de cáncer, se administra a la célula cancerígena unas moléculas fotosensibles, phosensitizers en inglés, que son capaces de producir especies de oxigeno reactivo (ROS, reactive oxigen species) al ser iluminadas con luz de cierta longitud de onda. La producción de ROS cerca del tejido enfermo produce un stress oxidativo que mata a la célula cancerígena. Para que los photosensitizers funcionen debe haber oxígeno en la zona del tejido a tratar, sin embargo, en general, el tejido cancerígeno sufre de hipoxia, falta de oxígeno. Para incrementar la eficiencia de la terapia fotodinámica, hemos diseñado nanovectores, nanogeneles en este trabajo, en base a hemoglobina para administrar simultáneamente los photosensitizers y oxígeno a la zona a tratar, de forma tal de incrementar la producción de ROS.En este trabajo presentamos resultados de la interacción de tales nanoportadores con modelos de membranas celulares en base a monocapas lipídicas. Hemos usado dos modelos de membrana, uno con bajo contenido en colesterol, siendo este un modelo de célula sana; y otro conteniendo hasta 30 % en mol de colesterol, composición encontrada en membranas de células de cáncer de mama, y que usamos como modelo de célula enferma. Para caracterizar estas interacciones utilizamos reología interfacial de membrana en Balanza de Langmuir y reflectometría de rayos-X. Los nanovectores a su vez, han sido estudiados por Light Scattering, Smal angle X-ray scattering (SAXS), microscopia TEM y efecto Kerr, entre otras técnica.Las medidas de reología interfacial nos han permitido identificar y cuantificar la interacción nanogel-membrana. Hemos encontrado que, según la formulación y composición de los nanovectores, su interacción con las membranas modelo es distinta. En algunos casos, los nanogeles interaccionan con los modelos de membrana de una célula sana pero no con aquellos de la membrana enferma, mientras que otras formulaciones muestran el comportamiento inverso. El origen físico de estas diferencias resulta de un balance de las interacciones electrostáticas, mediadas por el potencial-Z de los nanogeles y el potencial superficial de la membrana, que a su vez dependen de las composiciones de ambas, y de interacciones hidrofóbicas e impedimentos estéricos. Estos últimos dependientes del contenido de colesterol de la membrana modelo. Estos resultados son prometedores y permiten, además de entender los mecanismos y la física de interacción membrana-nanovector, seleccionar los sistemas más adecuados para su ensayo posterior en animales, abriendo la posibilidad del diseño racional de nanoportadores para terapias fotodinámicas.