Modelos de membrana celular y su interacción con la cúrcuma

La curcumina es un compuesto de gran interés en el ámbito farmacéutico debido a sus efectos antitumorales, antioxidantes, neuroprotectores, antidepresivos y antiinflamatorios. Para hacer una primera aproximación de su comportamiento con las membranas biológicas, claves en los procesos celulares, en este TFG se ha realizado un estudio de la interacción de la curcumina con un fosfolípido y con colesterol mediante los modelos de Langmuir y Langmuir-Blodgett. En el estudio termodinámico se ha determinado que, tanto para las mezclas binarias de curcumina con el fosfolípido como de curcumina con colesterol y para la mezcla ternaria de estas tres especies en la proporción 1:1:1, la curcumina es parcialmente miscible tanto con el fosfolípido como con el colesterol, siendo la miscibilidad mayor conforme las monocapas están más condensadas. Asimismo, las monocapas mixtas de los sistemas binario y ternario analizado muestran que dichas películas mistas se encuentran en fases más expandidas (más fluidizadas) comparadas con los compuestos puros. Por último, las monocapas de curcumina pura y de mezcla ternaria se han caracterizado mediante microscopia de fuerza atómica para estudiar su morfología, observándose regiones homogéneas que parecen sostener la conclusión de miscibilidad (parcial) entre los componentes obtenida del estudio termodinámico.Curcumin is a relevant compound in pharmaceutical applications due its anticancer, antioxidant, neuroprotector, antidepressant and anti-inflammatory effects. For a better understanding of the interactions of curcumin with biological membranes, essential in cellular processes, in this final project a study of curcumin interactions with a phospholipid and cholesterol was performed by means of the Langmuir and Langmuir-Blodgett techniques. The thermodynamic study of binary mixtures incorporating curcumin and a phospholipid as well as curcumin and cholesterol is presented together with the study of a ternary mixture in the 1:1:1 ratio of the three components. The obtained results are indicative of a partial miscibility of curcumin with the phospholipid and cholesterol. The miscibility increases as the monolayer is more condensed. Additionally, both the binary and ternary mixtures here studied show more expanded (more fluid) phases as compared to those of the pure compounds. Finally, the monolayers of pure curcumin and ternary mixture were characterized by AFM to study its morphology; homogeneous images support the conclusion of (partial) miscibility of the components as deduced from the thermodynamic study. <br /

Fabricación de membranas celulares artificiales y evaluación de sus propiedades para aplicaciones en el campo de la salud.

Una gran parte de los medicamentos comercializados en la actualidad actúan directamente sobre componentes de la membrana celular. Sin embargo, debido a su complejidad resulta muy difícil realizar estudios de la membrana celular mediante métodos directos. Por ello se recurre al uso de modelos que mimeticen su comportamiento. En este TFG, se utiliza la técnica de Langmuir y Langmuir-Blodgett para la fabricación de monocapas (membranas celulares simuladas) a partir de colesterol y DPPC para el posterior estudio de su interacción con un xenobiótico de gran interés debido a sus propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y antitumorales: [6]-Gingerol. A partir de la información extraída de las isotermas de presión superficial-área por molécula (π-A) en la interfase aire-agua obtenidas a partir de diversas mezclas binarias y ternarias de [6]-Gingerol con colesterol y DPPC, se han realizado estudios termodinámicos para discernir las mezclas de mayor miscibilidad y estabilidad termodinámica. En concreto, las mezclas con contenido en CHOL-DPPC en proporción 0,5:0,5 a una presión superficial de 30 mN·m-1 son de interés biológico, ya que simulan el entorno membranal en células eucariotas. Al considerar que la mezcla de CHOL-DPPC se trata de una única entidad molecular, se ha obtenido que la mezcla más favorecida termodinámicamente es χGING-χDPPC-χCHOL=0,5-0,25-0,25. Por otro lado, considerando los compuestos como tres entidades moleculares distintas, se obtiene que la mezcla ternaria termodinámicamente más estable es χGING-χDPPC-χCHOL=0,7-0,15-0,15. Finalmente, el estudio de determinadas mezclas binarias de GING-CHOL y GING-DPPC mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) muestran la topología de las películas, que se correlacionan con los resultados obtenidos a partir de los cálculos termodinámicos.<br /

Modelos de membrana celular: estudio termodinámico y microscopía de fuerza atómica

Mimic cell membranes are crucial for the understanding of cellular processes since the biological membrane is too complex to be deeply studied in vivo. In this Master’s Project, dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and cholesterol (CHOL) constitute the model cell membrane in order to study their interaction with curcumin (CCM). In the last decades, this xenobiotic has become a relevant compound in encapsulated cell therapy and clinical trials because it exhibits anti-cancer, antioxidant, neuroprotector, antidepressant and anti-inflammatory effects. Consequently, a comprehensive study at the air-water interface of single, binary and ternary monolayers was performed by means of the Langmuir technique. The thermodynamic results are indicative of a partial miscibility between the components. In general, the miscibility increases as the monolayer is more condensed and, depending on the composition, the monolayers show more expanded phases as compared to those of the pure compounds. For both CCM-DPPC and CCM-CHOL binary monolayers, the most favourable mixture in terms of the steric and energetic effects is xCCM = 0.8. On the other hand, for the DPPC-CHOL binary monolayers, the most favourable mixture is xDPPC = 0.6. With respect to the ternary monolayers, the most favourable mixtures are xCCM = 0.2 and 0.4; it must be taken into account that the Eucaryotic cells contain DPPC-CHOL 1:1 and that the biological surface pressure is about 30 mN/m. Finally, selected Langmuir-Blodgett films were inspected by Atomic Force Microscopy (AFM); the morphology of the images supports the conclusion of partial miscibility of the components as deduced from the thermodynamic study.<br /