| Date: |
2021 |
| Abstract: |
Els polímers de coordinació nanoestructurats (NCP) han sorgit com una nova família de nanopartícules amb propietats interessants a causa de la versatilitat de la química de coordinació. Les múltiples combinacions entre ions metàl·lics i lligands orgànics com a precursors de materials autoensamblats han atret als científics durant dècades. La potencial multifuncionalitat d'aquests nanosistemes i la facilitat per a la modificació de les seves propietats fisicoquímiques obren noves perspectives en diferents camps, inclosa la medicina. Els avenços recents han demostrat la potencialitat de les NCP com sistemes intel·ligents d'administració de fàrmacs, sondes de bioimatge o una combinació de tots dos. L'aplicació de la química de coordinació a nanoescala es considera un dels enfocaments més versàtils per al desenvolupament de nous materials nanoestructurats amb propietats sense precedents. Aquesta Tesi s'ha centrat en el disseny, síntesi i caracterització de NCP basats en platí per explorar les possibilitats d'aquests nanosistemes en el tractament de el càncer i, en particular, en el tractament del glioblastoma (GB). S'han obtingut i avaluat diferents polímers de coordinació basats en platí per a ús biomèdic en base a diferents estudis in silico, in vitro i in vivo. La metodologia sintètica, l'adequada selecció de precursors i condicions de reacció, i l'estudi de les propietats fisicoquímiques i biològiques finals ha centrat el treball realitzat. S'ha realitzat un gran esforç en l'obtenció de nanopartícules estables química i col·loïdalment en condicions fisiològiques i en l'avaluació de la seva activitat terapèutica enfront de GB in vitro i in vivo. Per a això s'ha realitzat un treball multidisciplinari amb la col·laboració de grups de recerca especialitzats en diferents àrees (és a dir, química de materials, biologia, medicina). La consecució d'aquest objectiu va ser possible gràcies a un correcte disseny de l'estratègia seguida juntament amb una caracterització completa de les nanoestructures preparades i l'avaluació de la seva potencialitat com a nanopartícules anticancerígenes. A la primera part d'aquesta Tesi, la nanoestructuració de polímers de coordinació basats en Pt (IV) es va aconseguir mitjançant la coordinació d'un profàrmac de Pt (IV) amb ions de ferro (III) (Pt-Fe NCP). Les nanopartícules resultants es van avaluar en termes d'estabilitat química i col·loïdal d'aigua, citotoxicitat, biocompatibilitat i perfil d'administració de fàrmacs controlada. A més, s'ha avaluat la seva activitat anticancerígena in vitro i in vivo, així com la seva potencialitat per a ser utilitzats com a agents de contrast de ressonància magnètica. En concret, aquestes nanopartícules van ser validades mitjançant proves preclíniques in vivo utilitzant models murins de GB i utilitzant l'administració intranasal com a ruta d'administració. Les nanopartícules van mostrar un rendiment interessant com a possibles agents anticancerígens per a la malaltia de GB. D'una banda, es va realitzar una polimerització química d'un profàrmac de Pt (IV) basat en catecol per obtenir unes nanopartícules robustes i col·loïdals estables. En aquest cas, les nanopartícules resultants van mostrar baixa citotoxicitat, bona biocompatibilitat i interessant perfil d'administració controlada de fàrmacs. Aquestes nanopartícules es van avaluar per la seva activitat anticancerígena contra GB in vitro com nanosistemes alternatius als NCP de Pt-Fe. Les característiques d'aquest nou nanosistema el converteixen en un candidat interessant per a futurs desenvolupaments. |
| Abstract: |
Los polímeros de coordinación nanoestructurados (NCP) han surgido como una nueva familia de nanopartículas con propiedades interesantes debido a la versatilidad de la química de coordinación. Las múltiples combinaciones entre iones metálicos y ligandos orgánicos como precursores de materiales autoensamblados han atraído a los científicos durante décadas. La potencial multifuncionalidad de estos nanosistemas y la facilidad para la modificación de sus propiedades fisicoquímicas abren nuevas perspectivas en diferentes campos, incluida la medicina. Los avances recientes han demostrado la potencialidad de los NCP como sistemas inteligentes de administración de fármacos, sondas de bioimagen o una combinación de ambos. La aplicación de la química de coordinación a nanoescala se considera uno de los enfoques más versátiles para el desarrollo de nuevos materiales nanoestructurados con propiedades sin precedentes. Esta tesis se ha centrado en el diseño, síntesis y caracterización de NCP a base de platino para explorar las posibilidades de estos nanosistemas en el tratamiento del cáncer y, en particular, en el tratamiento del glioblastoma. Se han obtenido y evaluado diferentes polímeros de coordinación a base de platino para uso biomédico en base a diferentes estudios in silico, in vitro e in vivo. La metodología sintética, la adecuada selección de precursores y condiciones de reacción, y el estudio de las propiedades físico-químicas y biológicas finales ha centrado el trabajo realizado. Se ha realizado un gran esfuerzo en la obtención de nanopartículas estables químicas y coloidales en condiciones fisiológicas y en la evaluación de su actividad terapéutica frente al glioblastoma in vitro e in vivo. Para ello se ha realizado un trabajo multidisciplinar con la colaboración de grupos de investigación especializados en diferentes áreas (es decir, química de materiales, biología, medicina). La consecución de este objetivo fue posible gracias a un correcto diseño de la estrategia seguida junto con una caracterización completa de las nanoestructuras preparadas y la evaluación de su potencialidad como nanopartículas anticancerígenas. En la primera parte de esta Tesis, la nanoestructuración de polímeros de coordinación basados en Pt (IV) se logró mediante la coordinación de un profármaco de Pt (IV) con iones de hierro (III) (Pt-Fe NCP). Las nanopartículas resultantes se evaluaron en términos de estabilidad química y coloidal de agua, citotoxicidad, biocompatibilidad y perfil de administración de fármacos controlada. Además, se ha evaluado su actividad anticancerígena in vitro e in vivo, así como su potencialidad para ser utilizados como agentes de contraste de resonancia magnética. En concreto, estas nanopartículas fueron validadas mediante pruebas preclínicas in vivo utilizando modelos murinos de glioblastoma (GB) y utilizando la administración intranasal como ruta de administración. Las nanopartículas mostraron un rendimiento interesante como posibles agentes anticancerígenos para la enfermedad del glioblastoma. Por un lado, se realizó una polimerización química de un profármaco de Pt (IV) a base de catecol para obtener unas nanopartículas robustas y coloidales estables. En este caso, las nanopartículas resultantes mostraron baja citotoxicidad, buena biocompatibilidad e interesante perfil de administración controlada de fármacos. Estas nanopartículas se evaluaron por su actividad anticancerígena contra GB in vitro como nanosistemas alternativos a los NCP de Pt-Fe. Las características de este nuevo nanosistema lo convierten en un candidato interesante para futuros desarrollos. |
| Abstract: |
Nanostructured Coordination polymers (NCPs) have emerged as a new family of nanoparticles with interesting properties due to the versatility of coordination chemistry. The multiple combinations between metal ions and organic ligands as precursors of self-assembled materials have attracted scientists for decades. The potential multifunctionality of these nanosystems and the facility for the modification of their physicochemical properties open new perspectives in different fields, including medicine. The recent advances have showed the potentiality of NCPs as smart drug delivery systems, bioimaging probes or a combination of both. The application of coordination chemistry at the nanoscale is considered one of the most versatile approaches for the development of new nanostructured materials with unprecedented properties. This Thesis has been focused in the design, synthesis and characterization of platinum-based NCPs for exploring the possibilities of these nanosystems in the treatment of cancer, and in particular in the treatment of glioblastoma. Different platinum-based coordination polymers have been obtained and evaluated for the biomedical use based on different studies in silico, in vitro and in vivo. The synthetic methodology, the proper selection of precursors and reaction conditions, and the study of the final physicochemical and biological properties has centered the work carried out. A big effort has been put in the obtaining of chemical and colloidal stable nanoparticles in physiological conditions and in the evaluation of their therapeutic activity against glioblastoma in vitro and in vivo. For that, a multidisciplinary work has been carried out with the collaboration of specialized research groups in different areas (i. e. , materials chemistry, biology, medicine). Achieving this objective was possible thanks to a proper design of the strategy followed together with a complete characterization of the prepared nanostructures and evaluation of their potentiality as anticancer nanoparticles. In the first part of this Thesis, the nanostructuration of Pt(IV)-based coordination polymers was achieved by the coordination of a Pt(IV)-prodrug with iron(III) ions (Pt-Fe NCPs). The resulting nanoparticles were evaluated in terms of chemical and water-colloidal stability, cytotoxicity, biocompatibility and controlled drug delivery profile. Moreover, it has been evaluated their anticancer activity in vitro and in vivo, and also their potentiality for being used as MRI contrast agents. Specifically, these nanoparticles were validated by preclinical in vivo tests using GB murine models and using the intranasal administration as administration route. The nanoparticles showed interesting performance as potential anticancer agents for glioblastoma disease. On the one hand, a chemical polymerization of a catechol-based Pt(IV) prodrug was carried out to obtain a robust and colloidal stable nanoparticles. In this case, the resulting nanoparticles showed low cytotoxicity, good biocompatibility and interesting controlled drug delivery profile. These nanoparticles were evaluated for their anticancer activity against GB in vitro as alternative nanosystems to the Pt-Fe NCPs. The characteristic of this new nanosystem make it an interesting candidate to future developments. |
| Note: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència de Materials |
| Rights: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.  |
| Language: |
Anglès |
| Series: |
Programa de Doctorat en Ciència de Materials |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Subject: |
Nanofarmacs basats en platí ;
Fármacos basados en platino ;
Platinum-based nanodrugs ;
Terapia cancer ;
Cancer therapy ;
Glioblastoma ;
Ciències Experimentals |
guest ::
dir.
