Cell penetrating and antibacterial nanobioconjugates based on immobilized BUF-II on polyetheramine (PEA)-modified magnetite nanoparticles
En la actualidad uno de los mayores retos en el área de farmacología es el desarrollo de sistemas de entrega de medicamentos a partir de moléculas terapéuticas de manera controlada y localizada sin causar daño a los tejidos o células circundantes. Adicionalmente, uno de los objetivos de estos vehícu...
- Autores:
-
Pérez Pineda, Jessica Giovanna
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2019
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
- eng
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/44088
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/1992/44088
- Palabra clave:
- Antibióticos péptidos - Investigaciones
Ingeniería
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En la actualidad uno de los mayores retos en el área de farmacología es el desarrollo de sistemas de entrega de medicamentos a partir de moléculas terapéuticas de manera controlada y localizada sin causar daño a los tejidos o células circundantes. Adicionalmente, uno de los objetivos de estos vehículos es la de mejorar la eficiencia de entrada a las células blanco. Los sistemas utilizados actualmente son poco específicos y presentan bajas tasas de liberación debido a que no son capaces de cruzar las membranas celulares. Por esta razón, se busca mejorar los vehículos de liberación utilizando moléculas con capacidad de traslocación e inmovilizados junto con el componente activo o medicamento, como una forma de mejorar los problemas anteriormente mencionados. Una de estas moléculas translocantes Buforina II (BUF-II), el cual en estudios recientes por nuestro Grupo de investigación GINIB se ha encontrado que tiene la capacidad de atravesar la membrana de las células mamíferas. Por esta razón, BUF-II se inmovilizó en nanoparticulas de magnetita preparadas por el método de coprecipitación de cloruros de hierro; para preservar la actividad translocante del nanoconjugado, se realizó un recubrimiento superficial con PEG oxidado utilizando KMnO4. BUF-II fue conjugada con ayuda de EDC y NHS en la superficie de las nanopartículas y para validar eficiencia de conjugación se realizaron pruebas de termogravimetría utilizando el TGA y espectroscópicas vía FTIR. Además de realizar análisis microscópicos con TEM y SEM y de dispersión de tamaño de partícula DLS. Al mismo tiempo se evaluó la biocompatibilidad, habilidad de translocación y de formación de endosomas intracelulares de los nanoconjugados en células de mamífero utilizando microscopía confocal y ensayos de viabilidad celular. Los resultados de biocompatibilidad mostraron una viabilidad celular mayor al 75%, y un porcentaje de hemolisis inferior al 10%. |
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Los sistemas utilizados actualmente son poco específicos y presentan bajas tasas de liberación debido a que no son capaces de cruzar las membranas celulares. Por esta razón, se busca mejorar los vehículos de liberación utilizando moléculas con capacidad de traslocación e inmovilizados junto con el componente activo o medicamento, como una forma de mejorar los problemas anteriormente mencionados. Una de estas moléculas translocantes Buforina II (BUF-II), el cual en estudios recientes por nuestro Grupo de investigación GINIB se ha encontrado que tiene la capacidad de atravesar la membrana de las células mamíferas. Por esta razón, BUF-II se inmovilizó en nanoparticulas de magnetita preparadas por el método de coprecipitación de cloruros de hierro; para preservar la actividad translocante del nanoconjugado, se realizó un recubrimiento superficial con PEG oxidado utilizando KMnO4. BUF-II fue conjugada con ayuda de EDC y NHS en la superficie de las nanopartículas y para validar eficiencia de conjugación se realizaron pruebas de termogravimetría utilizando el TGA y espectroscópicas vía FTIR. Además de realizar análisis microscópicos con TEM y SEM y de dispersión de tamaño de partícula DLS. Al mismo tiempo se evaluó la biocompatibilidad, habilidad de translocación y de formación de endosomas intracelulares de los nanoconjugados en células de mamífero utilizando microscopía confocal y ensayos de viabilidad celular. Los resultados de biocompatibilidad mostraron una viabilidad celular mayor al 75%, y un porcentaje de hemolisis inferior al 10%.Controlled delivery of therapeutic molecules in a localized manner has become an area of interest due to its potential to reduce drug exposure to healthy tissue and thereby to minimizing undesirable side effects. The use iron oxide nanoparticles has been widely accepted in biomedicine due to their ability to transport a variety of biomolecules, their ease of use in the lab and most importantly, their capability to be actively controlled by external magnetic fields. This might be potentially exploited for their guided transport and controlled accumulation in specific organs. Buforin II (BUF-II) is an antimicrobial peptide capable of killing bacteria by attaching to the DNA or RNA and thereby interrupting the microbe's replication cycle. Here, we evaluated the immobilization of BUF-II on PEA-modified magnetite nanoparticles and its potential use in a topical treatment. The obtained nanobioconjugates were characterized via FTIR, DLS, TEM, and TGA. Biocompatibility, translocation ability, and escape from intracellular endosomes were evaluated on mammalian cells via absorbance assays, confocal microscopy. Also, internalization and morphological changes were evaluated upon delivery in bacteria via AFM and SEM. Finally, cellular uptake of the nanobioconjugates was estimated via Fluorescence spectroscopy. The antibacterial assay for the nanobioconjugates showed reduced bacterial growth of about 50% with respect to native BUF-II. More importantly, the conjugates can penetrate the membrane of multiple human cell lines, including THP-1, HaCaT, and HFF by largely avoiding the formation of endosomes. Moreover, they demonstrated exceptional biocompatibility due to its low cytotoxicity and hemolytic tendency. The preparation of topical treatments was by high-speed dispersion of the BUF-II-PEA-Magnetite nanobioconjugates in stabilized O/W and W/O emulsions of mineral oil. Hemolytic tendency and antibacterial capacities of the topical treatment were evaluated on human erythrocytes.Magíster en Ingeniería BiomédicaMaestría19 hojasapplication/pdfengUniandesMaestría en Ingeniería BiomédicaFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Biomédicainstname:Universidad de los Andesreponame:Repositorio Institucional SénecaCell penetrating and antibacterial nanobioconjugates based on immobilized BUF-II on polyetheramine (PEA)-modified magnetite nanoparticlesTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMAntibióticos péptidos - InvestigacionesIngenieríaPublication10c65e28-e393-4bfe-91e5-f3a7d32e6771virtual::9610-110c65e28-e393-4bfe-91e5-f3a7d32e6771virtual::9610-1THUMBNAILu827520.pdf.jpgu827520.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg27669https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/37d8e9d3-2e30-44f6-b7f4-180662f89b09/downloadf8f33a4eeabd81deb5ffcf6eaa7c31ceMD55ORIGINALu827520.pdfapplication/pdf1239509https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/cd6ad2d3-4fac-41b1-8eb7-dd6093b81cd7/download6860f7b132f97e3e876863ddca8c94ddMD51TEXTu827520.pdf.txtu827520.pdf.txtExtracted texttext/plain61386https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/3acd929b-461a-4897-a5ab-918844a2b1cc/downloadfcb4c1c8fb028c486c04bfe7d5daf01dMD541992/44088oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/440882024-03-13 13:58:41.973http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/open.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co |