New dendritic derivatives for applications in nanomedicine: drug delivery and gene transfection

El transporte de fármacos y la terapia génica son nuevas herramientas de la nanomedicina que permiten tratar enfermedades de manera más específica limitando los efectos secundarios de los tratamientos. En ambos casos, se requiere el empleo de vectores para transportar los genes o los fármacos. Estos vectores tienen que proteger su carga del sistema inmune, dirigirla de manera específica hacia las células enfermas y liberarla en ellas o en su entorno, reduciendo por lo tanto las dosis necesarias para obtener un efecto terapéutico y los efectos secundarios de las terapias. [1,2] Entre otros vectores sintéticos los dendrímeros, macromoléculas hiperramificadas monodispersas con numerosos grupos terminales, han sido intensamente investigados en este campo. En particular, destacan los dendrímeros de tipo poliamidoamina (PAMAM), poliamida (poli-L-lisina, PLL) y poliésteres (bis-MPA). [3,4] Esta tesis doctoral está orientada hacia la búsqueda y el estudio de nuevos dendrímeros y derivados dendríticos de tipo poliéster y poli(ésteramida) derivados del ácido 2,2’-bis(hidroximetil) propiónico y del ácido 2,2’-bis(gliciloximetil) propiónico cuya biocompatibilidad y degradabilidad por hidrólisis en agua ha sido descrita y/o comprobada. En primer lugar, se han sintetizado y empleado derivados dendríticos anfífilos para transportar la camptotecina, un fármaco investigado para el tratamiento de la hepatitis C. El diseño de los diversos derivados dendríticos se traduce por la formación de diferentes nanoestructuras en agua: micelas, vesículas y bicapas. Se ha estudiado la incorporación del fármaco dentro de estas nanoestructuras y las modificaciones morfológicas inducidas, tales como su actividad antiviral y su biocompatibilidad.En segundo lugar, se han sintetizado y empleado derivados dendríticos anfífilos para transportar tres fármacos antimaláricos: la cloroquina, la primaquina y la quinacrina. Se ha estudiado el direccionamiento de los derivados dendríticos hacia los glóbulos rojos infectados y la actividad antimálarica de los sistemas dendrímero/fármaco. Además, se ha investigado el recubrimiento de estos derivados con heparina, un polisacárido que presenta actividad antimálarica y una buena afinidad hacia los glóbulos rojos infectados.En tercer lugar, se han sintetizado y empleado derivados dendríticos policatiónicos para su uso como vectores no virales de pDNA y de siRNA. Se ha estudiado la formación de los complejos y se han caracterizado sus interacciones electrostáticas con pDNA o siRNA así como su potencial para transfectar células sanas y cancerígenas. En cuarto lugar, se ha sintetizado un nuevo fluoróforo dendrítico derivado de la rodamina B, un fluoróforo comercial, con el fin de poder marcar durante un largo plazo una variedad de derivados dendríticos formados mediante enlaces no covalentes. [1] V.P. Torchilin, Nat. Rev. Drug. Discov., 2014, 13, 813.[2] H. Yin, R.L. Kanasty, A.A. Eltoukhy, A.J. Vegas, J.R. Dorkin, D.G. Anderson, Nat. Rev. Genet., 2014, 15, 541.[3] F. Vögtle, G. Richardt, N. Werner, Dendrimer chemistry, concepts, synthesis, properties, applications, 2009, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. Weinheim.[4] R.M. Kannan , E. Nance, S. Kannan, D.A. Tomalia, J. Intern. Med., 2014, 276, 579. <br /

Nanostructured systems for drug delivery

Drug delivery refers to approaches for transporting drugs in the body, with the objective to achieve site-targeting in the organism. In order to achieve a controlled release of drugs, the use of nanocarriers in drug delivery has been proposed. Among the different types of nanocarriers assayed as drug delivery systems, polymeric micelles have been successful for biomedical applications. Polymeric micelles can be stabilized by crosslinking providing Cross-Linked Polymeric Micelles, in which the preformed micellar assemblies are blocked via covalent bonding. The aims of this research work are the design and synthesis of new amphiphilic block copolymers based on Pluronic F127 with the ability to self-arrange in water forming micelles, which will be photopolymerized in order to obtain cross-linked polymeric micelles, with applications as nanocarriers in drug delivery

Thermosensitive and photopolymerizable hydrogels based on Pluronic F127

Here it is reported the design, synthesis and characterization of new Pluronic® F127 derivatives, with the ability to form thermosensitive and photopolymerizable hydrogels. These active hydrogels undergo a sol-to-gel transition by increasing the temperature in a physiologically important temperature range thus resulting attractive for biomedical applications and drug delivery systems. Pluronic® F127 has been functionalized with photoreactive groups and the obtained derivatives and their precursors have been fully characterized by conventional techniques. Then the aimed compounds have been processed as macroscopically molded hydrogels and as nanostructured hydrogels (nanogels). A highly crosslinked internal structure has been reached by the photopolymerization technique for the thermosensitive macroscopic hydrogels designed to act as cell scaffolds for cartilage repair. Swelling and degradation studies as well as their morphological characterization by SEM have been carried out. Concerning the nanostructured hydrogels (nanogels), after determining its critical micellar concentration and applying a photopolymerization process to fix the nanostructure, they have been characterized by TEM, SEM and DLS. Cell viability assays have been carried out for both types of system, the macroscopic hydrogel and the nanogel

Hidrogeles termosensibles y fotopolimerizables derivados de Pluronic® para aplicaciones biomédicas

Los hidrogeles son una clase de materiales capaces de retener una gran cantidad de agua como consecuencia de su arquitectura tridimensional, formada por estructuras poliméricas entrecruzadas. Debido al alto contenido en agua de estos materiales, que los hace similares a los tejidos naturales, su permeabilidad, porosidad, flexibilidad en la fabricación y posibilidad de variar su composición para obtener las propiedades físicas necesarias en función de la aplicación, o de diseño químico que permita su biocompatibilidad, los hidrogeles por sí mismos o combinados con células, han ampliado en la actualidad su espectro de aplicaciones biomédicas. Así, los hidrogeles pueden servir de andamiajes o scaffolds que actúan como un soporte para el crecimiento celular, como materiales para la encapsulación de células, fármacos, proteínas o genes (terapia génica), como adhesivos entre tejidos y superficies de materiales, como sistemas que permiten una respuesta reversible ante un estímulo externo o como membranas porosas. En particular, campos tan activos como la Ingeniería de tejidos (IT) y su uso como sistemas para transporte y Liberación controlada de fármacos (LCF), han identificado a los hidrogeles como materiales con amplias posibilidades, e impulsado en gran medida su desarrollo. El trabajo recogido en esta Memoria está enfocado al desarrollo de hidrogeles físicos termosensibles susceptibles de ser posteriormente reticulados químicamente mediante fotopolimerización, para ser procesados de forma macroscópica, con dimensiones desde varias micras a varios centímetros, y utilizados como soportes en cultivo celular, y procesados de forma nanoestructurada (Nanogeles), que son dispersiones acuosas de partículas de hidrogel con tamaño nanométrico, para su utilización en transporte y Liberación controlada de fármacos. Las moléculas gelificantes utilizadas para la preparación de estos hidrogeles están basadas en estructuras de tipo dendrítico-lineal-dendrítico, que combinan en su estructura un polímero lineal termosensible, Pluronic F127®, con dendrones de poliéster derivados del ácido 2,2-bis(hidroximetil)propiónico (bis-MPA). Estos dendrones proporcionan multifuncionalidad y puntos de degradación por la presencia de enlaces éster. Como grupos funcionales terminales, unidos a la periferia de los dendrones, se han seleccionado grupos fotoreactivos acrilato y tiol. El procesado macroscópico de los materiales ha permitido, mediante polimerización fotoinducida de acrilatos o tiol-enos, la preparación de hidrogeles fotopolimerizados. Los hidrogeles presentaron morfología porosa, diferentes tiempos de degradación y viabilidades celulares in vitro superiores al 85 % tras 72 horas, en ensayos celulares realizados en entorno 2D, lo que permite pensar en su posible aplicación en Ingeniería de tejidos. Por otro lado, el procesado en forma de hidrogeles nanoestructurados ha permitido, mediante polimerización fotoinducida de acrilatos, la preparación de nanogeles. Los nanogeles han presentado tamaños entre 50-100 nm a 37 ¿C y viabilidades celulares in vitro superiores al 50 % tras 72 horas de ensayo. Los nanogeles obtenidos son termosensibles y pueden cargarse con moléculas hidrófobas e hidrófilas, así como producir su transporte e internalización en células in vitro, lo que permite pensar en su posible aplicación como sistemas de transporte y Liberación controlada de fármacos

Soft nanostructures out of star-shaped triazines with flexible amide spacers: liquid crystals with a cubic to columnar transition with memory effect, gels and supramolecular chirality

This work reports the synthesis and characterization of a new family of star-shaped tricarboxamides with C3-symmetry that have flexible amide spacers linking a tris(triazolyl)triazine core with three trialkoxyphenyl groups. The presence of amide groups allows the formation of intermolecular hydrogen bonds that reinforce π-stacking and van der Waals interactions, promoting liquid crystalline behavior, and self-assembly in solvents leading to organogels. As determined by polarized optical microscopy, differential scanning calorimetry and X-ray diffraction on powder samples, all the three reported molecules present a hexagonal columnar (Colh) phase stable at room temperature. Interestingly, they show a transition to a cubic micellar mesophase (BCC) at high temperatures. A mechanism for this transition, which is consistent with the fragmentation of columns to form supramolecular spheres, was elucidated from X-ray studies on aligned samples. Moreover, on cooling from the BCC to the columnar phase a preferential orientation of columns occurs, according to which each cubic domain gives rise to four hexagonal domains. The ability of the synthesized structures to aggregate in solvent media was studied in a variety of organic solvents, and all of them were able to gel 1-octanol at low concentrations. X-ray studies of gels and xerogels were carried out and showed a molecular organization consistent with Colh order. FTIR studies were carried out to analyze the formation of hydrogen bonds and the influence of the length of the flexible spacer in the liquid crystalline state and in the organogels. Furthermore, the presence of a stereogenic center in the flexible amide spacer leads to macroscopic chirality in the liquid crystal state and the organogels in 1-octanol as demonstrated by circular dichroism spectroscopy.This work was financially supported by the Spanish projects PGC2018-093761-B-C31, PID2021-122882NB-I00, PID2021-126132NB-I00 MCIN/AEI/10.13039/501100011033/ and by “ERDF A way of making Europe”, the Gobierno de Aragón-FSE (E47_20R-research group) and the Basque Goverment (Project IT1458-22)

Cristales líquidos columnares con núcleos electroaceptores de bis y tristriazoliltriazina

Esta memoria se focaliza en materiales funcionales autoorganizados aprovechando las características de los cristales líquidos para generar arquitecturas funcionales a través de la organización molecular en mesofases definidas.Dentro de las fases cristal líquido, las fases columnares están siendo objeto de un interés cada vez mayor, debido a su particular organización en columnas. Esta disposición hace que los cristales líquidos columnares cuyos mesógenos son moléculas conjugadas representen una nueva generación de materiales multifuncionales nanoestructurados para aplicaciones en electrónica orgánica tales como conductores iónicos unidimensionales, OFETs, OLEDs, OLETs u OPVs. Esta memoria pretende hacer una aportación al campo mediante la preparación de nuevos cristales líquidos columnares utilizando la s-triazina, conocida por ser una unidad electroaceptora, para diseñar las nuevas plataformas aromáticas de bis(triazolil)triazina y tris(triazolil)triazina. Estos sistemas abren un campo hacia el estudio de materiales semiconductores emisores de luz, y por otro lado han permitido preparar compuestos iónicos capaces de dar lugar a conducción anisótropa de iones en las fases columnares. También se ha abordado la posibilidad de obtener con los derivados de tris(triazolil)triazina un material semiconductor ambipolar mediante la preparación de cristales líquidos columnares con unidades dadoras rodeando al núcleo aceptor de triazina y se han preparado nanoestructuras y microestructuras funcionales

Dendrímeros funcionalizados con grupos amino que forman nanoagregados para la transfección génica

La terapia génica se presenta como una aproximación muy interesante para el tratamiento de distintos tipos de enfermedades desde su base genética. Para poder aplicarla es necesario que el material genético que sirve como tratamiento atraviese diferentes membranas del organismo y alcance el interior de las células diana. Para vehiculizarlo hasta su destino y evitar que se degrade se han propuesto dos tipos de sistemas capaces de transportar ácidos nucleicos. Los más investigados son los basados en partículas virales, no obstante, los recientes avances en nanotecnología han propiciado la aparición de nuevos materiales con un futuro prometedor en aplicaciones biomédicas. Entre ellos encontramos los polímeros hiperramificados y dendrímeros basados en poliésteres y poliamidoaminas, con cargas positivas en su periferia, que les permiten establecer interacciones con los ácidos nucleicos y las membranas celulares. En este trabajo se llevó a cabo la síntesis de un polímero hiperramificado funcionalizado en su periferia con dendrones de tipo poli(éster amida) basado en el ácido 2,2’-bis(gliciloximetil)propiónico (bisGMPA). La presencia de grupos amino en su superficie, 472, hacían interesante su estudio como vector de transfección. Se analizó su toxicidad en células mesenquimales de médula ósea de ratón (mMSCs) y HeLa y mostró un alto grado de biocompatibilidad. También se estudió su capacidad para formar complejos con ADN plasmídico y ARN pequeño de interferencia y se caracterizaron para comprobar su diámetro promedio y su carga superficial. Por último se probó su eficacia de transfección en mMSCs y mMSCS-GFP, tanto para pEGFP y siGFP respectivamente, y se comparó con un agente comercial, la lipefectamina 2000®. Para el caso del pADN el polímero hiperramificado dendronizado no fue capaz de llevar a cabo la transfección. Para el caso del siARN se logró cierto grado de transfección, si bien no resultó ser tan efectivo como el agente comercial

Complejos supramoleculares cristal líquido formados por melamina y ácidos portadores de trifenileno

En este trabajo se ha llevado a cabo la preparación de complejos supramoleculares que contienen trifenileno con el objetivo de obtener nuevos cristales líquidos semiconductores. Los complejos supramoleculares están formados por la interacción mediante enlaces de hidrógeno entre un ácido benzoico portador de trifenileno y un derivado de melamina en estequiometría 1:1, dando lugar a una estructura como la representada en la Figura 1. Se ha realizado una síntesis multietapa para obtener dos ácidos benzoicos portadores de trifenileno que difieren en la longitud de las cadenas alcoxílicas, siendo de 4 o 6 átomos de carbono. El estudio de la formación de los enlaces de hidrógeno de los compuestos supramoleculares se ha realizado por resonancia magnética nuclear de protón y mediante espectroscopía infrarroja. Las propiedades térmicas se han estudiado y caracterizado mediante microscopía óptica con luz polarizada que indica la posible formación de mesofases en el material y mediante calorimetría diferencial de barrido que confirma su existencia dando temperaturas y entalpías de las transiciones de fase. A partir de estos estudios se ha confirmado que los complejos formados tienen propiedades cristal líquido

IDENTIDAD Y POLÍTICAS PÚBLICAS: NOTAS DESDE EL REFERENTE EPISTÉMICO / PUBLIC POLICIES AND IDENTITY: NOTES CONCERNING THE EPISTEMIC REFERENT

Public policies are currently growing in importance as an instrument to facilitate the effectiveness and pertinence of a government administration, especially in local spaces. Thus, studies on the subject are becoming more complex dealing with previously unknown or disregarded dimensions and incorporating variables of analysis that had been relegated to the background. Identity is one of the increasingly relevant categories within the discipline of public policies as a principle for understanding the decisive guidelines of the subjects. Its analysis, as a process included in the decision-making exercises, highlights its multifactorial nature in terms of social strata, working sectors, interests, identity references, beliefs, goals and plans of real life subjects. These elements define the courses of action followed by public policies, by prioritizing the axiological component over the economic one. The inclusion of the identity category in public policy shows that these studies are not extrapolated models since, in each process, individuals are conditioned by lifestyles, forms of organization, roles distribution and different motivations which determine their actions. The objective of this paper is to analyze identity as a foundation determining the courses of action in the design and implementation of public policies.Debido a la importancia que van adquiriendo en la actualidad las políticas públicas como instrumento que viabilizan una gestión gubernamental eficaz y pertinente, sobre todo en los espacios locales,&nbsp; los estudios sobre la temática se complejizan, tocando dimensiones hasta el momento desconocidas o ignoradas e incorporando variables de análisis antes relegadas a esfera secundarias. Una de los elementos que paulatinamente ha ganado especio dentro de la disciplina de políticas públicas es la categoría identidad como principio para comprensión de las pautas decisionales de los sujetos. Su análisis como proceso al interior de los ejercicios de toma de decisiones evidencian&nbsp; el carácter multifactorial del mismo, atendiendo a la diversidad en cuanto a estratos sociales, sectores laborales, intereses, referentes identitarios, creencias, metas y proyectos de vida de los sujetos que conforman la realidad. Estos elementos definen los cursos de acción seguidos por las políticas públicas, al jerarquizar el componente axiológico frente a la racionalidad económica. La inclusión de la categoría identidad en los estudios de políticas públicas evidencia que estas no son modelos extrapolables puesto que, en cada proceso, los individuos están condicionados por estilos de vida, formas de organización, distribución de roles y motivaciones diferentes que originan su accionar. El objetivo del presente trabajo es analizar a la identidad como un fundamento que determina los cursos de acción a seguir en el diseño e implementación de políticas públicas