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Análisis farmacocinético de nanopartículas luminiscentes con quitosano y ácido fólico para uso en detección de cáncer de mama
Pharmacokinetics analysis of luminescent nanoparticles with chitosan and folic acid to use in breast cancer detection.
Eduardo Lucero Meza
Patricia Juárez Camacho
GUSTAVO ALONSO HIRATA FLORES
Acceso Abierto
Atribución
nanopartículas luminiscentes, quitosano, ácido fólico, farmacocinética, biomarcadores, biocompatibilidad
luminescent nanoparticles, chitosan, folic acid, pharmacokinetics, biomarkers, biocompatibility.
El cáncer es un grupo de enfermedades que se caracteriza por el crecimiento desregulado de células, donde su diagnóstico y resección pueden ser complicados debido a la alta tasa de falsos negativos o positivos derivados de fallas técnicas y humanas, por lo que actualmente se emplean agentes de contraste que hacen más fácil de identificar el tejido tumoral. No obstante, estos tienden a acumularse en ciertos tejidos, por lo que es necesario explorar alternativas que complementen los métodos de detección de cáncer actuales. Por lo anterior, nuestro grupo de laboratorio se ha enfocado en la investigación de nanopartículas luminiscentes sintetizadas a partir de elementos de terras raras, como son las nanopartículas YAG:Ce3+ y Gd2O3:Eu3+, las cuales, son capaces de emitir luz al ser excitadas con longitudes de ondas pertenecientes al espectro visible y ultravioleta respectivamente. Estas nanopartículas pueden ser funcionalizadas con polímeros naturales y ligandos específicos para receptores expresados en células de cáncer, con lo que se lograría mejorar su biocompatibilidad y especificidad para detectar a las células cancerosas. Partiendo de esos principios, en este trabajo se sintetizaron y se caracterizaron nanopartículas YAG:Ce3+ y Gd2O3:Eu3+, las cuales fueron funcionalizadas con quitosano y ácido fólico. Posteriormente se compararon sus características fisicoquímicas y se comprobó in vitro, que, ambas nanopartículas no son citotóxicas para células normales, y que a altas concentraciones, las nanopartículas YAG:Ce3+, disminuyen la proliferación de células cancerígenas. Posteriormente, se determinaron los efectos que las nanopartículas podrían causar in vivo en un modelo murino por medio de análisis farmacocinético, biodistribución y cuantificación de células del sistema inmune. Los resultados de estos análisis demostraron que las nanopartículas YAG:Ce3+, funcionalizadas con quitosano y ácido fólico, podrían ser seguras para su utilización en organismos vivos, ya que no se observó acumulación en la mayoría de los tejidos explorados ni decremento significativo en las poblaciones de células inmunes analizadas. No obstante, aún se requieren de estudios futuros en el área de nanopartículas luminiscentes para determinar las mejores condiciones fisicoquímicas y luminiscentes para su aplicación in vivo.
Cancer is a group of diseases characterized by unregulated cell growth, in which diagnosis and resection can be hard to perform due to the high rate of false negatives or positives derived from technical issues and human error, therefore, contrast agents are currently used to facilitate tumor tissue detection. However, current contrast agents tend to accumulate in certain tissue, so it’s necessary to explore new alternatives to complement and enhance current cancer detection methods. Because of this, our research group has focused on investigating luminescent nanoparticles synthesized from rare earth elements, such as YAG:Ce3+ and Gd2O3:Eu3+, which are capable of emitting light when they’re stimulated by wavelengths within the visible and ultraviolet spectrum respectively. These nanoparticles can be functionalized with natural polymers and specific ligands for certain receptors expressed on cancer cells, thus enhancing their biocompatibility and specificity to detect these cells. From these principles, in this work, YAG:Ce3+ and Gd2O3:Eu3+ nanoparticles were synthesized and functionalized with chitosan and folic acid. Then, their physicochemical characteristics were compared and it was found in vitro, that both nanoparticles are not cytotoxic to normal cells, and that at high concentrations, YAG:Ce3+ nanoparticles decrease cancer cell proliferation. Then, the effects these nanoparticles could have in vivo in a murine model were determined via pharmacokinetic analysis, bioaccumulation, and immune cell quantification. The results of these analyses show that YAG:Ce3+ nanoparticles, when functionalized with chitosan and folic acid, could be safe for their use on living organisms, as there was no visible accumulation in most of the explored tissue nor a significant decrease of the immune cells that were analyzed. Regardless of this, future studies are still necessary to determine the best physicochemical and luminescent conditions for these nanoparticles to be used in vivo.
CICESE
2022
Tesis de maestría
Español
Lucero Meza, E. 2022. Análisis farmacocinético de nanopartículas luminiscentes con quitosano y ácido fólico para uso en detección de cáncer de mama. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 49 pp.
FARMACOLOGÍA MOLECULAR
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