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Abstracto

Un estudio fisicoquímico sobre la conservación de nanopartículas

Seitaro Kamiya

La importancia de la desintegración de nanopartículas se reconoce cada vez más en el apoyo a la mejora de los productos farmacéuticos. En este sentido, mantener un estado estable en las nanopartículas es una cuestión importante. Se puede utilizar una estrategia que incluya la liofilización con la expansión de sacáridos para mantener el estado de las nanopartículas. En los medicamentos, sin embargo, esta estrategia no se ha discutido lo suficiente. En este estudio, se añadieron trisacáridos, tetrasacáridos y pentasacáridos a las suspensiones de nanopartículas, seguido de la rehidratación de las muestras, que se habían secado regularmente o se habían liofilizado. A continuación, se estimó el tamaño del ancho de la molécula después de la rehidratación. Además, se estimó cada sacárido utilizando un difractómetro de rayos X de polvo y un dispositivo de calorimetría de prueba diferencial (DSC). Analizamos la relación entre la colección de nanopartículas y el tipo de sacáridos y sus estructuras utilizando los resultados obtenidos de los datos del tamaño de la molécula, la muestra de rayos X de polvo y las curvas de DSC. La medición de las nanopartículas se mantuvo cuando se liofilizó, mientras que la acumulación de moléculas se produjo cuando se utilizaron muestras secas ordinarias. Además, no se observó cristalinidad del sacárido cristalino en la muestra liofilizada, pero sí en la muestra seca ordinaria.

La citotoxicidad de las nanopartículas es provocada por algunos componentes. Algunos casos de nanomateriales que provocan citotoxicidad son el resultado de la propia sustancia, y algunas nanopartículas muestran toxicidad sin un componente claro. Se cree que algunas nanopartículas de una sustancia específica presentan mayores riesgos de nocividad que las partículas de mayor tamaño de la misma sustancia. La dispersión de partículas dentro del cuerpo y la acumulación de un tipo particular de molécula en una parte específica del cuerpo, que depende del tamaño de la molécula y la marca de superficie, se consideran problemas básicos. Además, cuando las nanopartículas se acumulan en el sistema corporal sin una liberación adecuada, pueden causar una nocividad persistente. Los principales sitios de absorción y los órganos diana de las nanopartículas son desconocidos; sin embargo, aparentemente el hígado y el bazo podrían ser órganos diana. En caso de que las nanopartículas se ingieren, se inhalan o se ingieren a través de la piel, pueden provocar el desarrollo de especies reactivas de oxígeno (ROS), incluidos los radicales libres. Las ROS producen presión oxidativa, irritación y daño resultante a diferentes materiales orgánicos, por ejemplo, proteínas, ADN, etc. Además de la creación de ROS, otros factores que afectan la toxicidad incluyen tamaño, morfología, estructura de aglomeración, forma, síntesis de compuestos, estructura de superficie, carga superficial, conglomeración y solidez. Debido a su pequeño tamaño, las nanopartículas pueden atravesar intersecciones de tejidos e incluso membranas celulares donde provocan daño básico a las mitocondrias o atacan el núcleo donde causan cambios genuinos en el ADN que provocan la muerte celular.

La citotoxicidad que provocan los nanomateriales resulta de la conexión entre la superficie del nanomaterial y los segmentos celulares. A medida que la distancia entre ellos disminuye, la zona superficial de la molécula aumenta exponencialmente. De esta manera, incluso cuando las partículas tienen la misma estructura, pueden tener grados de citotoxicidad completamente diferentes dependiendo tanto del tamaño de la molécula como de la reactividad de la superficie. Además, el tamaño de la molécula provoca grandes diferencias en el sistema de transporte celular y la diseminación in vivo. De esta manera, no solo las propiedades del compuesto y la citotoxicidad dependiente del tamaño son importantes para evaluar la citotoxicidad de un nanomaterial, sino que también lo es la medida de la citotoxicidad dependiente del tamaño.

Para producir citotoxicidad y reacción inflamatoria en modelos animales, es fundamental que las nanopartículas se muevan a través del límite epitelial. En este sentido, el tamaño de las nanopartículas juega un papel clave en la citotoxicidad. Debido a la inhalación de nanopartículas, las nanopartículas se infiltran profundamente en el parénquima pulmonar. Diversas nanopartículas medidas muestran patrones de dispersión específicos en el tracto respiratorio. La transferencia de nanopartículas también está influenciada por el número de Stokes y el número de Reynolds. Al principio, las partículas se mueven en el estado gaseoso, pero después de la inhalación se trasladan al estado líquido en los líquidos respiratorios. La transferencia de un fármaco o nanopartículas in vivo, o farmacocinética, también es un factor importante en la evaluación de la citotoxicidad. Numerosos estudios han analizado la transferencia in vivo de nanomateriales. Las nanopartículas con un grosor superior a 6 nm no pueden ser excretadas por los riñones y acumularse en órganos específicos, como el hígado y el bazo, hasta que se liberan por el sistema fagocítico mononuclear. La mayoría de las nanopartículas que se acumulan en el hígado y el bazo causan síntomas graves. Por ejemplo, las partículas cuánticas de seleniuro de cadmio (CdSe) permanecen en el tejido hasta ocho meses y causan hepatotoxicidad. Este estándar farmacocinético para las nanopartículas depende del tamaño de la molécula y la ciencia de la superficie. Utilizaron partículas de 10 a 250 nm de tamaño y evaluaron la liberación in vivo después de la infusión intravenosa en un modelo de roedores. Descubrieron que las nanopartículas de 10 nm se transportaban de forma diferente en comparación con sus contrapartes más grandes. Se encontraron en prácticamente todos los órganos, incluidos la sangre, el hígado, el bazo, los riñones, los testículos, el timo, el corazón, los pulmones y el cerebro. Mientras tanto, la mayoría de las nanopartículas mayores de 50 nm fueron reconocidas únicamente en la sangre, el hígado y el bazo.

Debido a su pequeño tamaño, las nanopartículas se utilizan normalmente como portadoras de fármacos mediante un vehículo inactivo o dinámico. Su exitosa internacionalización celular depende de la biocompatibilidad. En concreto, las propiedades externas del estado electrónico de la superficie son fundamentales para la absorción celular y también pueden estar relacionadas con la citotoxicidad. En general, para concentrar la viabilidad in vitro, los nanotransportadores se imparten en una célula objetivo en capas 2D para estudios terapéuticos y demostrativos. Sin embargo, dicha técnica debería reconsiderarse antes de los estudios in vivo, ya que dicho modelo en capas podría no parecerse en absoluto al de una especialidad celular en la que las comunicaciones entre células son fundamentales para el desarrollo metabólico.