Síntesis de sistemas dendríticos de tamaño nanoscópico para aplicaciones en biomedicina

El grupo de investigación BIONANODEN (Nanosistems Dendríticos para Aplicaciones en bImedicina) del Departamento de Química Inorgánica de la Universidad de Alcalá presenta una tecnología que consiste en la síntesis y caracterización estructural de sistemas dendríticos de tamaño nanoscópico con aplicaciones en diversos campos de la biomedicina. Entre ellos se presenta el desarrollo de estos sistemas para el transporte y liberación de fármacos, como vehículos de transfección en terapia génica o como agentes terapéuticos (antibacterianos, antivirales o antipriónicos). El grupo busca empresas del sector químico, farmacéutico o biotecnológico para la firma de acuerdos de colaboración en materia de investigación (joint venture) o para la firma de acuerdos de licencia de las patentes.

La tecnología desarrollada consiste en la preparación de moléculas de tamaño nanoscópico basadas en sistemas dendríticos o polímeros hiperramificados que contienen un esqueleto de tipo carbosilano y que son funcionalizados en la periferia con grupos de diferente naturaleza, catiónicos, aniónicos o neutros, con el objeto de dotarles de actividad para diversos fines biomédicos. Entre estas aplicaciones se pueden destacar el desarrollo de sistemas dendríticos catiónicos adecuados para el transporte de fármacos aniónicos o como vehículos no virales en procesos de transfección en terapia génica, dada su capacidad para unir biomoléculas con carga negativa como oligonucleótidos o siRNA. Estos sistemas catiónicos también pueden actuar como agentes terapéuticos antibacterianos (frente a bacterias gram + y bacterias gram –) o como agentes antipriónicos.

Nuestro grupo ha demostrado que sistemas dendríticos catiónicos de tipo carbosilano son capaces de unir mediante una interacción electrostática oligonucleótidos o pequeños ARN de interferencia (siRNA), formando complejos que han mostrado no ser tóxicos a concentraciones entre 1-5 μm. Estos complejos son capaces de internalizar el material génico dentro de distintos tipos de líneas celulares y en algunos casos han mostrado una gran eficacia en la inhibición de VIH. También se han mostrado útiles en procesos de transfección de plásmidos a diferentes líneas celulares cancerígenas tanto in vitro como in vivo, observándose en algunos casos porcentajes de transfección superiores a los que se consiguen mediante el empleo de transfectantes comerciales.

Respecto a la capacidad antibacteriana de estos sistemas dendríticos catiónicos, hemos demostrado que presentan una gran actividad tanto frente a bacterias gram + como gram -, y además existen indicios de la potenciación de la actividad antibacteriana de penicilina cuando se une a uno de nuestros sistemas dendríticos.

La tecnología desarrollada también permite la preparación de sistemas aniónicos que presentan una actividad antiviral importante especialmente frente al VIH. Por ello, estos sistemas se proponen como buenos candidatos para el desarrollo de un microbicida potente de uso tópico que evite la infección por VIH por la vía de transmisión sexual. Además de su capacidad microbicida, estos sistemas han mostrado propiedades antiinflamatorias lo que refuerza su capacidad inhibitoria.

La funcionalización con grupos neutros, se ha realizado incorporando oligosacáridos a la periferia de los sistemas dendríticos desarrollados lo que confiere a estos sistemas propiedades antimicrobianos.

Todas las macromoléculas sintetizadas han sido caracterizadas utilizando diversas técnicas de elucidación estructural tales como análisis elemental, espectroscopía de RMN, IR o UV, espectrometría de masas o GPC      

Respecto a los sistemas catiónicos desarrollados, los principales aspectos innovadores son:

• Se trata de moléculas sintéticas, no virales, de tamaño nanoscópico capaces de internalizar material nucleico en el interior de diversas líneas celulares, lo que les convierte en buenos candidatos para ser considerados como vectores no virales en procesos de terapia génica.
• No son tóxicos en un rango de concentración adecuado para la realización de diferentes estudios biomédicos.
• Presentan capacidad antibacteriana frente a bacterias gram + y bacterias gram –.
• Son capaces de interaccionar de forma electrostática con fármacos de naturaleza aniónica, lo que les convierte en sistemas de transporte y liberación de fármacos.
• Presentan un esqueleto de tipo carbosilano, muy inerte y que confiere a las moléculas una hidrofobicidad que permite atravesar las membranas celulares con mayor facilidad.
• Son solubles en agua.

Respecto a los sistemas aniónicos desarrollados, los principales aspectos innovadores son:

• Presentan una capacidad antiviral importante.
• Son capaces de inhibir la infección por VIH.
• Presentan carácter antiinflamatorio.
• Son buenos candidatos para la elaboración de un gel microbicida de uso tópico que impida la infección del virus a través de transmisión sexual.