Àrea de Fisicoquímica

Departament de Farmàcia i Tecnologia Farmacèutica i

Fisicoquímica

Seminaris de Recerca 2017

28 de març de 2017

Nanopartícules magnètiques:

Del diagnòstic a la teràpia

Joan Estelrich Latràs

M. Antònia Busquets Viñas

1

2

Biomedicina

Materials

ElectronicsNANOTECNOLOGIA

Física

Química

Electrònica

Alimentació

Energies

renovables

Ciències

Ambientals

Agricultura

Biomedicina

3

NANO?

MIDA

nm: 10-9 mRelació

superfície/volumelevada

4http://www.wichlab.com/research/

Nanopartícules

Saraiva et al- Nanoparticle-mediated brain drug delivery: Overcoming blood–brainbarrier to treat neurodegenerative diseases Journal of Controlled Release 235 (2016) 34–47

5

Drug delivery

Biodistribució

Biocompatible

DireccionalitzacióVersàtil

Green frienly

Lu et al. Journal of Controlled Release 194 (2014) 1–19

6

7

Propietats magnètiques

8

Síntesi

Partícules magnètiques

Caracterització

Aplicacions

Mida-Morfologia

Magnetisme

Càrrega

......

Teràpia

Diagnòstic

9http://elcrost.com/different-types-of-nanoparticles/engineering-iron-oxide-nanoparticles-for-clinical-settings-two-different-types-of-i/

Iron oxide

nanoparticle

10

SÍNTESI DE NANOPARTÍCULES

D’ÒXID DE FERRO

Polímer

SPIONs

Superparamagnetic

Iron Oxide Nanoparticles

Fe3O4Magnetita

FeCl2 4 H2O

FeCl3 6 H2O

45 oC

Polietilenglicol (PEG)

Quitosà

Alginat

Barreges

γ-Fe2O3Maghemita

NanochromicsTM

TechnologyReflective

& bistable

11

Magnetització

Particle Size Distribution

0.01 0.1 1 10 100 1000 3000

Particle Size (µm)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Volu

me (

%)

N3300@MF - Average, martes, 23 de octubre de 2012 10:49:51

Caracterització

Fisicoquímica

Potencial

zeta

Mida i

Distribució

de mides

Composició

Morfologia

Estabilitat

col·loïdal

CARACTERITZACIÓ DELS SPIONs

12

Quantitat de polímer unit

Termogravimetria (TGA)

COMPOSICIÓ- MIDA i MORFOLOGIA—PROPIETATS MAGNÈTIQUES

Humitat Desorció-Evaporació

PEG 10000

13

Quantitat de polímer unit

Termogravimetria (TGA)

COMPOSICIÓ- MIDA i MORFOLOGIA—PROPIETATS MAGNÈTIQUES

Humitat Desorció-Evaporació

PEG 10000

Concentració Fe

Mètode Kiwada

Plasma: ICP-OES

COMPOSICIÓ- MIDA i MORFOLOGIA—PROPIETATS MAGNÈTIQUES

Espectroscòpia d’Infraroig amb

transformades de Fourier

FTIR

ALGINAT

NPs-

ALGINAT

NPs

Càrrega superficial

Potencial zeta

15

Microscòpia electrònica

de Transmissió (TEM/HRTEM)

Radi hidrodinàmic (hD)

Índex de polidispersió (PDI)

Dynamic Ligth Scatering (DLS)

Espectroscòpia de correlació

fotònica

COMPOSICIÓ- MIDA i MORFOLOGIA—PROPIETATS MAGNÈTIQUES

AlginatQuitosà

TEM

HRTEM

Morfologia/Mida

COMPOSICIÓ- MIDA i MORFOLOGIA—PROPIETATS MAGNÈTIQUES

Difracció de raigs X

XRD

Equació de

Sherrer𝜏 =

𝐾λ

β𝑐𝑜𝑠𝜃NPs ≈12 nm

Transmissió electrònica

d’elevada resolució

HRTEM

18

Superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer

COMPOSICIÓ- MIDA i MORFOLOGIA—PROPIETATS MAGNÈTIQUES

Alginat

Quitosà

59,3 emu g -1

56,8 emu g -1

Superparamagnètiques

19

Stimuli-responsive

nanomaterials for

drug delivery

TERANÒSTIC

Aplicacions

Teràpia Diagnòstic

In vivo In vitro

MRIDetecció

Bioseparació

Immobilització

enzimàtica

Immunoassaig

Transfecció

Purificació

Alliberació

de fàrmacs

Hipertèrmia

Ablació tèrmica

Radioteràpia

combinada amb

MRI

20

21

http://elcrost.com/different-types-of-nanoparticles/engineering-iron-oxide-nanoparticles-for-clinical-settings-two-different-types-of-i/

Magnetoliposomes

Nanoemulsions

magnètiques

22

Disseny de of magnetoliposomes per aplicacions teranòstiques

Fosfolípids Lipids

Rho B Detecció

RGD

Principisactius

Recobriment ambpolímers

Teràpia

Biological targeting

Magnetic targetingMagnetita

PEG

23

Magnetoliposomes despullats

24

[Fe]PlasmaVolum sac [Fe]Exudat [Fe]Total sac

[Fe]Fetge [Fe]Melsa

C: control (sans)

CM: control + MLs

I: Inflamació

IM: Inflamació +MLs

25

27

Bare MLs (A)

DMPC/CHOL

(8:2 molar ratio)

Functionalized MLs

DMPC/CHOL/DSPE-PEG-MAL/RGDc

(8:2:0,3:0,03)

Functionalized MLs

DMPC/CHOL/DSPE-PEG

(8:2:0,3)

28

Cell types

HeLahuman epithelial

cervical cancer

3T3murine Swiss albino

fibroblasts

V3

Dra. Carmen Morán

Dpt. Bioquímica i Fisiologia

29

3T3 A

3T3 B

HeLa A

HeLa B

Viabilitat cel·lular

MTT (dimethylthiazol-diphenyl tetrazolium

bromide) Mitochondrial activity

NRU (Neutral Red Uptake)

Loss of cell-membrane integrity

mM

30

Unió

Citometria de flux

Forward scatter (FCS) ex = 488 nm

Rho-PE ex = 561 nm

100 101 102 103 104

FL 4 Log

0

77

154

231

309

Counts

3T3 ControlBareRGD

100 101 102 103 104

FL 4 Log

0

27

54

81

108

Counts

HeLa ControlBareRGD

Binding of Bare MLs (A) 38 times higher than Functionalized MLs

31

NucliDAPI

Membrana-Alexa

MLs-Rodamina

Microscòpia

confocal

3T3

Hela

4 h

incubació

Internalització Control MLs MLs-RGD

32Transwell

33

34

3T3

Hela

35

36

37

𝑟𝑖(𝑜𝑏) = 1

𝑇𝑖(𝑜𝑏)−

1

𝑇𝑖(𝑎𝑖𝑔𝑢𝑎)𝑐Fe