Polimerosomas aptos para transporte de drogas : diseño y caracterización empleando técnicas computacionales - Grillo, Damián Alexis (2019)
Los polimerosomas son vesículas artificiales hechas de copolímeros en bloque anfifílicos que, en presencia de agua, se autoensamblan en una estructura de bicapa. Estos sistemas son de especial interés puesto que presentan propiedades particulares que los convierten en candidatos prometedores como nanotransportadores para administración controlada de drogas. Tienen la capacidad de encapsular tanto compuestos hidrofílicos en sus interiores acuosos, como compuestos hidrofóbicos dentro de sus membranas. También exhiben alta estabilidad, y su versatilidad química permite el ajuste fino de sus propiedades, tales como el espesor de membrana, elasticidad, permeabilidad, etc. Las características intrínsecas de los polimerosomas están estrechamente relacionadas con las propiedades estructurales y mecánicas de sus membranas y con la naturaleza de los copolímeros elegidos. Debido a esto, un estudio detallado de estas membranas podría ofrecer información relevante para una mayor comprensión de las propiedades del polimerosoma completo. El objetivo de este trabajo es el desarrollo y aplicación de técnicas computacionales para facilitar el diseño y caracterización de nuevos polimerosomas aptos para administración controlada de drogas. Como primer paso, presentamos un nuevo modelo para polimerosomas, desarrollado mediante un modelo de bicapa basada en los copolímeros dibloque óxido de polietileno y polibutadieno (PEO-PBD). El modelo propuesto está basado en una aproximación de grano grueso dentro del campo de fuerza MARTINI. El modelo fue refinado y validado usando cálculos de Mecánica Cuántica, simulaciones de Dinámica Molecular y datos experimentales reportados en la literatura. Mostramos que el modelo de grano grueso para el copolímero es capaz de formar bicapas autoensambladas y reproducir propiedades estructurales y mecánicas experimentales clave. Luego, hemos estudiado la encapsulación del anestésico local prilocaína (PLC), tanto neutro como protonado, en bicapas de copolímeros PEO-PBD a través de simulaciones de Dinámica Molecular. Usando el modelo previo validado para la membrana PEO-PBD, hemos simulado bicapas cargadas a diferentes concentraciones de droga y a niveles de pH bajos (PLC protonada) y pH alto (PLC neutra). Hemos caracterizado parámetros estructurales clave de las bicapas cargadas para entender el efecto de la encapsulación de PLC en la estructura de la membrana. Se calcularon los perfiles de presión tangencial de los sistemas estudiados para lograr una mayor comprensión de su comportamiento mecánico con la carga de droga. En todos los casos se observó que la carga de la droga no disminuyó significativamente la estabilidad de la membrana, indicando que estos sistemas podrían ser aptos para usarse como sistemas de administración de drogas. Finalmente, hemos estudiado polimerosomas cargados con PLC y calculado los perfiles de presión radial. También hemos estudiado bicapas cargadas con PLC a similares concentraciones de droga para entender las diferencias entre ambos modelos. Usando los datos de los perfiles de presiones, pudimos acceder a las propiedades de curvatura elástica de cada sistema y obtener una comprensión mayor sobre sus propiedades mecánicas con el nivel de carga, lo que representa una información valiosa a la hora de diseñar y caracterizar polimerosomas.