MAGNETOFECCIÓN EN CÉLULAS: INFLUENCIA DE LA FUERZA MAGNÉTICA

ARCINIEGAS L.; PARDO J; PASQUEVICH G ; GOYA R ; SANCHEZ F H

Córdoba

Congreso; 97ava Reunion Anual de la Asociación Física Argentina; 2012

Univesridad Nacional de Cordoba

El descubrimiento, a principios de la década del 2000, de que las nanopartículas magnéticas (NP) complejadas con vectores virales o no virales pueden, en presencia de un campo magnético externo, incrementar sustancialmente la eficiencia de la transferencia génica en cultivos celulares ha generado un creciente interés1. Esta técnica, denominada magnetofección, se desarrolló inicialmente para mejorar la transferencia génica en cultivos celulares que constituyen un escenario biológico más simple y controlable que los abordajes in vivo. Nuestro grupo utiliza como vectores génicos adenovirus replicación-deficientes (RAds) portadores de genes para proteínas fluorescentes que se utilizan como marcadores fácilmente detectables y cuantificables. Los complejos NP/Adenovirus están formados por NP de óxido de Fe recubiertas con un polímero (núcleos magnéticos con DM 9 nm) que se encuentran electrostáticamente asociadas a la partícula viral de 80 nm de diámetro. Se ha reportado2 que el número de NP por partícula viral sea del orden de 5x103 lo que permite suponer que la partícula viral estaría totalmente encapsulada en polímero y óxido de Fe. En este escenario el complejo ingresaría a la célula por un mecanismo independiente de la presencia de receptores celulares para el adenovirus, en el que podría tener una participación relevante la fuerza derivada de la interacción entre NP y campo aplicado. Con el objeto de obtener resultados cuantitativos del efecto de dicha interacción se definió el marco teórico del problema y se diseñaron experimentos ad hoc. Llamamos ~μ(~H ) = ~M (~H )VP al momento medio de NP expresado en términos de su magnetizaci´on ~M , el campo externo ~H y el volumen magnético medio de NP, VP . A partir de la energ´ıa de dicho momento en el campo externo, E = −~μ · ~H se deduce que la fuerza debida al campo sobre el complejo es ~F = μ0*NP*V*( HdM/dH +M(H)) GradH. A fin de evaluar ~F se obtienen M y dM/dH de la curva M vs H de los complejos a la temperatura de trabajo y se miden ~H y GradH y para el arreglo experimental de imanes permanentes. Np se obtiene realizando un promedio de los valores encontrados experimentalmente2, que resulta 5 × 103 partículas/complejo y VP se calcula para NP esféricas de diámetro DM. Se realizaron  medidas M vs H en un VSM3 a temperatura ambiente, sobre un ferrofluido de complejos y una suspensión de partículas virales, ambos de concentraciones conocidas. Se caracterizó un aplicador de campo con tres imanes cilíndricos de 5 cm de diámetro c/u, y un aplicador magnético comercial. 4 Se realizaron experimentos de magnetofección in vitro con ambos aplicadores sobre cultivos de células gliales B92 usando los complejos PBMag1−4−−RAdGFP y PEIMag2−−RAdGFP, donde PB−Mag 1−4 y PEI−Mag−2 representan NP recubiertas por el polímero catiónico polibrene (PB) y polietilenimina (PEI) mientras que RAd−GFP es la denominación de un vector adenoviral que expresa la proteína fluorescente verde (GFP) . En una primera etapa se determinó la relación óptima NP/partícula viral física (PVF) y se diferenció el efecto de partículas virales desnudas y de complejos con y sin campo aplicado. Se determinó que relaciones tan bajas como 0,05 fg Fe/PVF permiten incrementos del orden del 100% en la eficiencia de la transferencia génica en relación a la misma dosis del adenovirus desnudo (no complejado con NP). Cuando se empleó el complejo PEIMag2−RAdGFP, se observó un aumento importante de la eficiencia de infección por aplicación de campo externo en comparación con los resultados observados para el control y para el complejo en ausencia de campo. Al infectar con el complejo PBMag1−4−RAdGFP se observó una gran eficiencia de magnetofección en comparación con el control pero con poca influencia del campo aplicado. 1. Schwerdt JI, Goya GF, Calatayud P, Here?n´u CB, Reggiani PC, Goya RG; Magnetic field−assisted gene delivery: achievements and therapeutic potential; Curr. Gene Ther., 12: 116−126 (2012). 2. Magnetic Enhancement of Oncolytic AdenoVirus. 3. Vibrating Sample Magnetometer. 4. Magnetofection: enhancing and targeting gene delivery, Gene Therapy, (2002) 9, 102-109