Nuevos nanomateriales multifuncionales basados en sílica porosa: perspectivas en aplicaciones biomédicas

Abstract

En la actualidad, se está experimentando un incremento exponencial en la detección de enfermedades como el cáncer y las infecciones bacterianas, lo que representa un desafío significativo para la comunidad científica. El cáncer, en particular, se mantiene como una de las principales causas de mortalidad a nivel mundial, con un aumento en la incidencia atribuido a factores como la exposición a productos carcinógenos, estilos de vida poco saludables y el incremento de la longevidad de la población. Por otro lado, las enfermedades bacterianas representan otro desafío crítico, especialmente ante la creciente resistencia de estas a tratamientos convencionales. Esta resistencia se prevé que constituya una amenaza considerable para la salud pública en un futuro cercano, por la aparición de las conocidas como superbacterias. Las principales desventajas asociadas al cáncer incluyen su heterogeneidad, la resistencia a tratamientos convencionales y los efectos secundarios adversos de estos. En el caso de las infecciones bacterianas, el problema radica en la aparición de superbacterias, que no responden a los antibióticos tradicionales y, por ende, representan un riesgo significativo para la salud global. A pesar de estos desafíos, el avance de la tecnología en nuestra sociedad nos ha permitido desarrollar herramientas para combatir estos problemas. La nanotecnología es una de ellas. Durante la última década ha experimentado un notable crecimiento, gracias a sus propiedades únicas a escala nanométrica, lo que permite una amplia gama de aplicaciones. Entre estas aplicaciones, la nanomedicina emerge como una herramienta prometedora para abordar los retos planteados por estas enfermedades. La nanomedicina se dedica al diseño, síntesis y evaluación de materiales a escala nanométrica con potencial como agentes antitumorales y antibacterianos, permitiendo que un mismo nanomaterial desempeñe funciones de tratamiento y diagnóstico precoz de la enfermedad de manera simultánea, además de poder dirigirlo de forma selectiva a la zona de tratamiento, disminuyendo el número de efectos secundarios. En este sentido, se han estudiado numerosos nanomateriales con potencial en aplicaciones biológicas, destacando las sílicas mesoporosas y las arcillas nanoestructuradas debido a sus excelentes propiedades fisico-químicas y su biocompatibilidad, lo que hace su investigación particularmente interesante como portadores de fármacos. La presente Tesis Doctoral se centra en el diseño de nuevos nanomateriales con potencial como agentes antitumorales y antibacterianos. Para ello, se han diseñado y sintetizado diversas nanoplataformas basadas en sílice (MSN, SBA-15 y FSP) y arcillas nanoestructuradas (HNT), a las cuales se han incorporado compuestos basados en complejos metálicos de estaño y titanio capaces de desempeñar funciones terapéuticas. Además, se han funcionalizado los materiales con diferentes fluoróforos, como FITC e ICG, para dotarlosde capacidades de diagnóstico y seguimiento del fármaco y el tumor. Con el fin de aumentar la selectividad de estos sistemas y potencialmente minimizar los efectos secundarios, se han incorporado moléculas de interés biológico que pueden ser proteínas (HA), vitaminas (FA) o compuestos específicos dirigidos a orgánulos, como sales (PPh3+), que potencian la selectividad de estos materiales. Asimismo, en algunos casos se han realizado formulaciones con diferentes polímeros (PEG y PEI) para aumentar la dispersión de los nanomateriales en medios biológicos simulados, protegiendo así las moléculas portadoras en los entornos hostiles de los ambientes tumorales.