Desarrollo de matrices biopoliméricas para liberación de moléculas de interés biológico

Lograr dosis terapéuticas con drogas de elevada toxicidad y/o importantes efectos secundarios, sigue siendo un desafío para la tecnología farmacéutica. Los métodos de liberación controlada y sostenida de moléculas constituyen una nueva estrategia de desarrollo en la industria farmacéutica que permite reducir dosis, frecuencias de administración y toxicidad de fármacos con el consecuente impacto social y económico. A tal fin, el objetivo del presente trabajo de tesis es desarrollar vehículos más eficientes para el transporte y liberación de moléculas, que si bien pueden ser de interés biológico y de utilidad en el tratamiento de patologías agudas y crónicas, su toxicidad limita el uso terapéutico. Se postula desarrollar partículas que mejoren la administración de drogas anticancerosas encapsuladas con una alta eficacia y baja incidencia en sus efectos secundarios. Se propone el empleo de biopolímeros naturales para su utilización como matrices transportadoras y el desarrollo de tecnología de producción de micropartículas nanoestructuradas a escala de laboratorio, con la finalidad de una potencial aplicación en el ámbito farmacéutico. En forma preliminar, se trabajará con una molécula modelo, rojo congo como análogo de fármacos, con la finalidad de explorar, determinar y optimizar condiciones experimentales de síntesis de biogeles y sus propiedades. En una segunda etapa se realizarán estudios con un fármaco seleccionado, Doxorubicina, anticancerígeno perteneciente a la familia de las antraciclinas con elevada toxicidad, y de amplio uso en tratamientos oncológicos, para desarrollo de nuevos sistemas de administración de fármacos. Se trabajará sobre diferentes matrices biológicas naturales, empleando polímeros de origen vegetal: alginatos (producidos por algas), pectinas y gomas; y a su vez se empleará un polímero de origen microbiano (EPS y Emulsano) cuya producción y purificación será incluida en el presente proyecto. Se explorará el desarrollo de microesferas generadas a partir de diferentes estrategias con biopolímeros simples, mezclas biopoliméricas, recubrimientos biopoliméricos, y/o sistemas híbridos (inorgánicos-biopoliméricos), mediante el empleo de diferentes polímeros tanto de origen vegetal como sintetizados en nuestro laboratorio, con diferentes estrategias metodológicas: técnicas de gelación iónica, síntesis química por copricipitación coloidal y fluidos supercríticos. Se caracterizarán y evaluarán sistemas seleccionados, empleándose técnicas de microscopía, espectroscopía vibracional (FTIR y RAMAN) y de dispersión de luz (light scattering, AFM, etc), análisis reológicos y modelamiento cinético. Se analizarán las capacidades de almacenamiento y condiciones de entrecruzamiento, estabilidades en medios simulados al fluido gástrico e intestinal y las cinéticas de liberación, así como toxicidad en sistemas in vitro.Facultad de Ciencias Exacta

Ciclo de talleres de Química como experiencia motivadora: una opción para disminuir la deserción de carreras universitarias relacionadas

Si bien cada asignatura presenta sus propias dificultades e ingerencia en el no abandono de los estudios universitarios, en este trabajo se plantea como método paliativo para la no deserción, la incorporación de talleres prácticos de química para asegurar una mayor motivación por esta disciplina como eje dentro de materias de primer año para carreras como Licenciatura en Química, Bioquímica, Farmacia, Ingeniería Química, Biotecnología y Ciencias Naturales.Facultad de Ciencias Exacta

Ciclo de talleres de Química como experiencia motivadora: una opción para disminuir la deserción de carreras universitarias relacionadas

Si bien cada asignatura presenta sus propias dificultades e ingerencia en el no abandono de los estudios universitarios, en este trabajo se plantea como método paliativo para la no deserción, la incorporación de talleres prácticos de química para asegurar una mayor motivación por esta disciplina como eje dentro de materias de primer año para carreras como Licenciatura en Química, Bioquímica, Farmacia, Ingeniería Química, Biotecnología y Ciencias Naturales.Facultad de Ciencias Exacta

Ciclo de talleres de Química como experiencia motivadora: una opción para disminuir la deserción de carreras universitarias relacionadas

Si bien cada asignatura presenta sus propias dificultades e ingerencia en el no abandono de los estudios universitarios, en este trabajo se plantea como método paliativo para la no deserción, la incorporación de talleres prácticos de química para asegurar una mayor motivación por esta disciplina como eje dentro de materias de primer año para carreras como Licenciatura en Química, Bioquímica, Farmacia, Ingeniería Química, Biotecnología y Ciencias Naturales.Facultad de Ciencias Exacta

Biodegradable porous silk microtubes for tissue vascularization

Cardiovascular diseases are the leading cause of mortality around the globe, and microvasculature replacements to help stem these diseases are not available. Additionally, some vascular surgeries needing small-diameter vascular grafts present different performance requirements. In this work, silk fibroin scaffolds based on silk/polyethylene oxide blends were developed as microtubes for vasculature needs and for different tissue regeneration times, mechanical properties and structural designs. Systems with 13, 14 and 15% silk alone or blended with 1 or 2% of polyethylene oxide (PEO) were used to generate porous microtubes by gel spinning. Microtubes with inner diameters (IDs) of 150–300 mm and 100 mm wall thicknesses were fabricated. The systems were assessed for porosity, mechanical properties, enzymatic degradability, and in vitro vascular endothelial cell attachment and metabolic activity. After 14 days, all the tubes supported the proliferation of cells and the cell attachment increased with porosity. The silk tubes with PEO had similar crystallinity but a higher elastic modulus compared with the systems without PEO. The silk (13%)/PEO (1%) system showed the highest porosity (20 um pore diameter on average), the highest cell attachment and the fastest degradation profile. There was a good correlation between these parameters with silk concentration and the presence of PEO. The results demonstrate the ability to generate versatile and tunable tubular biomaterials based on silk–PEO blends with potential for microvascular grafts.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales (CINDEFI)Facultad de Ciencias Exacta

Tailoring doxorubicin sustainable release from biopolymeric smart matrix using congo red as molecular helper

Doxorubicin (Dox) was co-encapsulated with congo red (CR) in order to increase drug encapsulation and sustain the release from gel microbeads composed of alginate–carboxy methyl guar gum (68/32) for oral controlled delivery. No release of either cargo molecule from the microbeads at pH 1.2 within 90 minutes was detected. However, 62% CR and 16% Dox were released from the gels at pH 7.4 at 37 °C in 8 hours when both the cargo molecules were studied alone. Presence of CR in the formulation reduces the release of Dox by about 25–30% under the same experimental conditions. Rheological properties of the formulations have been investigated at different temperatures between 20 and 37 °C. Shear thinning behavior was observed by steady-shear flow experiments for all formulations, and no yield stress was observed for any of the formulations. The temperature effect on Alg–CMGG–Dox–CR evidenced a synergic action between Dox and CR. Dynamic frequency sweep tests were performed to study the viscoelastic properties of the formulations. The patterns observed for Alg–CMGG indicated physical gel characteristics; however, all other formulations showed behaviour typical of concentrated solutions. These results confirm the interaction of Dox and CR, and the concomitant positive effect on sustainable release in oral delivery.Fil: Bosio, Valeria Elizabeth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - la Plata. Centro de Investigación y Desarrollo En Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Cs.exactas. Centro de Investigación y Desarrollo En Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Gomez Lopez, Azucena. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologia; ArgentinaFil: Mukherjee, Arup. Calcutta University; IndiaFil: Mechetti, Magdalena. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologia; ArgentinaFil: Castro, Guillermo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - la Plata. Centro de Investigación y Desarrollo En Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Cs.exactas. Centro de Investigación y Desarrollo En Fermentaciones Industriales; Argentin

Tailoring doxorubicin sustainable release from biopolymeric smart matrix using congo red as molecular helper

Doxorubicin (Dox) was co-encapsulated with congo red (CR) in order to increase drug encapsulation and sustain the release from gel microbeads composed of alginate–carboxy methyl guar gum (68/32) for oral controlled delivery. No release of either cargo molecule from the microbeads at pH 1.2 within 90 minutes was detected. However, 62% CR and 16% Dox were released from the gels at pH 7.4 at 37 °C in 8 hours when both the cargo molecules were studied alone. Presence of CR in the formulation reduces the release of Dox by about 25–30% under the same experimental conditions. Rheological properties of the formulations have been investigated at different temperatures between 20 and 37 °C. Shear thinning behavior was observed by steady-shear flow experiments for all formulations, and no yield stress was observed for any of the formulations. The temperature effect on Alg–CMGG–Dox–CR evidenced a synergic action between Dox and CR. Dynamic frequency sweep tests were performed to study the viscoelastic properties of the formulations. The patterns observed for Alg–CMGG indicated physical gel characteristics; however, all other formulations showed behaviour typical of concentrated solutions. These results confirm the interaction of Dox and CR, and the concomitant positive effect on sustainable release in oral delivery.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriale

Desarrollo de nanomateriales híbridos a base de hidroxiapatita y seda de origen natural con potencial uso en la reconstrucción de tejido óseo

El daño generado en tejido óseo por diferentes tipos de fracturas, ya sea por impactos de alta energía o asociadas a patologías de base, representan una gran problemática para el sistema de salud debido a los altos costos que es éstos implican y a las falencias de las terapias existentes. En la búsqueda de nuevas alternativas para el tratamiento de fracturas que impliquen una disfunción y la necesidad de prótiesis o rellenos óseos, nuevas alternativas vienen siendo exploradas en este campo. Entre las nuevas estrategias destacan aquellas que buscan mimetizar las características del tejido óseo natural con materiales biocompatibles porosos y nanoestructurados, con adecuadas propiedades mecánicas, y que permitan restaurar la funcionalidad del hueso dañado a través de propiedades como la osteoinducción, osteoconducción y osteogenicidad. Para un mejor abordaje de esta problemática, hemos propuesto el desarrollo de nanocompositos híbridos basados en nanohidroxiapatitas y polímeros naturales para su aplicación en la medicina regenerativa de tejido óseo. De este modo, se buscará mimetizar la matriz generada por el colágeno en el tejido vivo a través de la fibroína de seda (SF) del gusano Bombix mori, en conjunto con hidroxiapatita (HA), el componente en mayor proporción dentro del hueso. El plan de este trabajo comprende una primera instancia de síntesis y caracterización de nanoHA derivatizadas con grupos funcionales que permitan el posterior anclaje de biomoléculas. Una segunda instancia de obtención de nanocompositos al acoplar la SF a las nanoHA. Y una tercera etapa de evaluación de la capacidad de soluciones de SF y nanocompositos de formar geles mediante reacciones de entrecruzamiento con mecanismos basados en la fotoquímica clic. Finalmente, se caracterizarán las capacidades de osteogenicidad, osteoconductividad y evolución de los procesos de mineralización de los biomateriales desarrollados en sistemas biológicos in vivo e in vitro. Al presente se ha logrado sintetizar y funcionalizar nanoHA. Para la caracterización de las partículas se emplearon las técnicas de FTIR-ATR, TEM, TGA. Las micrografías de TEM permitieron observar nanopartículas en forma de varilla de 90 -50 nm de largo, dependiendo de las modificaciones introducidas en la síntesis. Espectroscopía IR ha permitido evidenciar picos característicos para la apatita y picos asociados a sus grupos funcionales carboxilos corroborando así la funcionalización superficial de la hidroxiapatita. Por otra parte, los espectros de XPS permitieron confirmar el anclaje de grupos funcionales con aminos libres. A su vez, el análisis por TGA permitió calcular la relación entre la cobertura orgánica superficial y la masa de partícula. Por otra parte, luego de la síntesis y funcionalización de la nanoHA, se procedió a su acople a la SF tanto por adsorción física como química. Los espectros de FTIR mostraron picos característicos para apatita y SF en los sistemas híbridos. Las micrografías TEM permitireon observar la presencia de nanopartículas porosas, las que estarían aumentando la estabilidad térmica de la SF en los sistemas híbridos (resultados asociados a TGA) relacionada a una interacción entre SF y nanoHA.Universidad Nacional de La Plat

Desarrollo de nanomateriales híbridos a base de hidroxiapatita y seda de origen natural con potencial uso en la reconstrucción de tejido óseo

El daño generado en tejido óseo por diferentes tipos de fracturas, ya sea por impactos de alta energía o asociadas a patologías de base, representan una gran problemática para el sistema de salud debido a los altos costos que es éstos implican y a las falencias de las terapias existentes. En la búsqueda de nuevas alternativas para el tratamiento de fracturas que impliquen una disfunción y la necesidad de prótiesis o rellenos óseos, nuevas alternativas vienen siendo exploradas en este campo. Entre las nuevas estrategias destacan aquellas que buscan mimetizar las características del tejido óseo natural con materiales biocompatibles porosos y nanoestructurados, con adecuadas propiedades mecánicas, y que permitan restaurar la funcionalidad del hueso dañado a través de propiedades como la osteoinducción, osteoconducción y osteogenicidad. Para un mejor abordaje de esta problemática, hemos propuesto el desarrollo de nanocompositos híbridos basados en nanohidroxiapatitas y polímeros naturales para su aplicación en la medicina regenerativa de tejido óseo. De este modo, se buscará mimetizar la matriz generada por el colágeno en el tejido vivo a través de la fibroína de seda (SF) del gusano Bombix mori, en conjunto con hidroxiapatita (HA), el componente en mayor proporción dentro del hueso. El plan de este trabajo comprende una primera instancia de síntesis y caracterización de nanoHA derivatizadas con grupos funcionales que permitan el posterior anclaje de biomoléculas. Una segunda instancia de obtención de nanocompositos al acoplar la SF a las nanoHA. Y una tercera etapa de evaluación de la capacidad de soluciones de SF y nanocompositos de formar geles mediante reacciones de entrecruzamiento con mecanismos basados en la fotoquímica clic. Finalmente, se caracterizarán las capacidades de osteogenicidad, osteoconductividad y evolución de los procesos de mineralización de los biomateriales desarrollados en sistemas biológicos in vivo e in vitro. Al presente se ha logrado sintetizar y funcionalizar nanoHA. Para la caracterización de las partículas se emplearon las técnicas de FTIR-ATR, TEM, TGA. Las micrografías de TEM permitieron observar nanopartículas en forma de varilla de 90 -50 nm de largo, dependiendo de las modificaciones introducidas en la síntesis. Espectroscopía IR ha permitido evidenciar picos característicos para la apatita y picos asociados a sus grupos funcionales carboxilos corroborando así la funcionalización superficial de la hidroxiapatita. Por otra parte, los espectros de XPS permitieron confirmar el anclaje de grupos funcionales con aminos libres. A su vez, el análisis por TGA permitió calcular la relación entre la cobertura orgánica superficial y la masa de partícula. Por otra parte, luego de la síntesis y funcionalización de la nanoHA, se procedió a su acople a la SF tanto por adsorción física como química. Los espectros de FTIR mostraron picos característicos para apatita y SF en los sistemas híbridos. Las micrografías TEM permitireon observar la presencia de nanopartículas porosas, las que estarían aumentando la estabilidad térmica de la SF en los sistemas híbridos (resultados asociados a TGA) relacionada a una interacción entre SF y nanoHA.Universidad Nacional de La Plat

Desarrollo de nanomateriales híbridos a base de hidroxiapatita y seda de origen natural con potencial uso en la reconstrucción de tejido óseo

El daño generado en tejido óseo por diferentes tipos de fracturas, ya sea por impactos de alta energía o asociadas a patologías de base, representan una gran problemática para el sistema de salud debido a los altos costos que es éstos implican y a las falencias de las terapias existentes. En la búsqueda de nuevas alternativas para el tratamiento de fracturas que impliquen una disfunción y la necesidad de prótiesis o rellenos óseos, nuevas alternativas vienen siendo exploradas en este campo. Entre las nuevas estrategias destacan aquellas que buscan mimetizar las características del tejido óseo natural con materiales biocompatibles porosos y nanoestructurados, con adecuadas propiedades mecánicas, y que permitan restaurar la funcionalidad del hueso dañado a través de propiedades como la osteoinducción, osteoconducción y osteogenicidad. Para un mejor abordaje de esta problemática, hemos propuesto el desarrollo de nanocompositos híbridos basados en nanohidroxiapatitas y polímeros naturales para su aplicación en la medicina regenerativa de tejido óseo. De este modo, se buscará mimetizar la matriz generada por el colágeno en el tejido vivo a través de la fibroína de seda (SF) del gusano Bombix mori, en conjunto con hidroxiapatita (HA), el componente en mayor proporción dentro del hueso. El plan de este trabajo comprende una primera instancia de síntesis y caracterización de nanoHA derivatizadas con grupos funcionales que permitan el posterior anclaje de biomoléculas. Una segunda instancia de obtención de nanocompositos al acoplar la SF a las nanoHA. Y una tercera etapa de evaluación de la capacidad de soluciones de SF y nanocompositos de formar geles mediante reacciones de entrecruzamiento con mecanismos basados en la fotoquímica clic. Finalmente, se caracterizarán las capacidades de osteogenicidad, osteoconductividad y evolución de los procesos de mineralización de los biomateriales desarrollados en sistemas biológicos in vivo e in vitro. Al presente se ha logrado sintetizar y funcionalizar nanoHA. Para la caracterización de las partículas se emplearon las técnicas de FTIR-ATR, TEM, TGA. Las micrografías de TEM permitieron observar nanopartículas en forma de varilla de 90 -50 nm de largo, dependiendo de las modificaciones introducidas en la síntesis. Espectroscopía IR ha permitido evidenciar picos característicos para la apatita y picos asociados a sus grupos funcionales carboxilos corroborando así la funcionalización superficial de la hidroxiapatita. Por otra parte, los espectros de XPS permitieron confirmar el anclaje de grupos funcionales con aminos libres. A su vez, el análisis por TGA permitió calcular la relación entre la cobertura orgánica superficial y la masa de partícula. Por otra parte, luego de la síntesis y funcionalización de la nanoHA, se procedió a su acople a la SF tanto por adsorción física como química. Los espectros de FTIR mostraron picos característicos para apatita y SF en los sistemas híbridos. Las micrografías TEM permitireon observar la presencia de nanopartículas porosas, las que estarían aumentando la estabilidad térmica de la SF en los sistemas híbridos (resultados asociados a TGA) relacionada a una interacción entre SF y nanoHA.Universidad Nacional de La Plat