Desarrollo de materiales dendronizados inteligentes y molecularmente impresos : síntesis, caracterización y aplicación

• Autores: Carnicero, Anabela
• Año de publicación: 2025
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Martinelli, Marisa; Jimenez-Kairuz, Alvaro Federico; Sánchez, María Cecilia; Brunetti, Veronica; Hoppe, Cristina Elena
• Materia: Nanocompuestos; Anticuerpos; Polímeros; Sistemas de liberación de medicamentos; Química orgánica; Farmacología; Medicamentos; Dendrímeros; Geles; Nanotecnología
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2025
Fil: Carnicero, Anabela. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
El desarrollo de nuevos materiales y tecnologías es fundamental para la generación de sistemas innovadores portadores de fármacos. En los últimos años, los esfuerzos en esta área se han centrado en polímeros molecularmente impresos (PMI), también conocidos como "anticuerpos artificiales". Estos biomateriales han captado la atención de la comunidad científica en el área farmacéutica debido a su capacidad de reconocimiento molecular selectivo. Además, se ha demostrado que los sistemas portadores basados en PMI mejoran la eficacia terapéutica de los fármacos al controlar su liberación y optimizar su biodisponibilidad, constituyendo una estrategia prometedora para tal fin. Asimismo, los PMI presentan múltiples ventajas, como una síntesis sencilla, bajo costo de producción, buena biodegradabilidad y excelente biocompatibilidad. Por otra parte, en el área de la nanomedicina particularmente, la investigación y desarrollo de estructuras dendríticas está avanzando. La razón principal es la multivalencia, causada por la presencia de un gran número de grupos terminales en la superficie de una misma molécula. Estas interacciones multivalentes son considerablemente más fuertes que la unión individual de un número semejante de ligandos monovalentes a un receptor multivalente; además constituyen el fenómeno predominante en los sistemas biológicos, en particular para el reconocimiento molecular, la transducción de señales, y otras interacciones celulares. De esta manera, la combinación de dendrones y polímeros da lugar a los polímeros dendronizados/dendríticos, macromoléculas con dimensiones en la escala nanométrica y una estructura jerárquica controlada. Estos materiales incorporan una fusión de estos dos conceptos y representan un enfoque prometedor hacia una nueva generación de materiales. En este contexto, los polímeros de particular interés son los hidrogeles, materiales hidrofílicos formados por una red tridimensional con capacidad de absorber una gran cantidad de agua, hinchándose y aumentando considerablemente su volumen sin perder su forma. Dentro de esta clase se biomateriales se encuentran lo nanogeles, partículas poliméricas reticuladas con un tamaño en el rango de 10 a 300 nm, que forman soluciones coloidales homogéneas de baja viscosidad al disolverse en un disolvente adecuado. Algunos hidrogeles/nanogeles tienen la propiedad única de sufrir cambios abruptos en algunas de sus propiedades fisicoquímicas o estructurales, en respuesta a cambios ambientales, como el pH, el campo eléctrico, la luz o la temperatura. Estos hidrogeles únicos se denominan hidrogeles que responden a estímulos o hidrogeles inteligentes. De la combinación de los diferentes materiales hasta aquí descritos, surgen los nanogeles dendríticos inteligentes molecularmente impresos, una generación de materiales que aspiran a ocupar un lugar destacado dentro de la química de polímeros y particularmente de los biomateriales. En general, los nanotransportadores obtenidos mediante nanotecnología, permiten una administración dirigida de fármacos, reduciendo la adsorción no específica, prolongando la vida media del fármaco en suero y minimizando su eliminación por el sistema retículo-endotelial. En este contexto, la presente Tesis Doctoral tiene como objetivo el desarrollo de nuevos sistemas poliméricos dendronizados inteligentes y molecularmente impresos. Para ello, en una primera etapa se llevó a cabo la síntesis de macromonómeros dendríticos derivados de dendrones comerciales con estructura del tipo Newkome AB3. Mediante su modificación química, se incorporó un doble enlace polimerizable en su punto focal, permitiendo su uso como bloque de construcción para la obtención de polímeros más complejos con propiedades fisicoquímicas mejoradas. En una etapa posterior, estos macromonómeros dendríticos fueron empleados en la síntesis de nanogeles dendríticos inteligentes. La incorporación de polímeros termorresponsivos, biodegradables y biocompatibles permitió la obtención de nanogeles con respuesta térmica controlada. Los monómeros dendríticos fueron utilizados como co-monómeros para conferir funcionalidad externa a los materiales, permitiendo regular la temperatura de transición de fase, inducir sensibilidad al pH y mejorar la eficiencia de las interacciones monómero-target. Para el diseño de los materiales impresos, inicialmente, se empleó un colorante comercial como modelo molecular mientras se optimizaba la metodología de síntesis; posteriormente, se utilizaron proteínas como moléculas template, lo que supuso un desafío adicional debido a su elevado peso molecular y la complejidad de su estructura terciaria y cuaternaria. Finalmente, tras la caracterización fisicoquímica y la selección de los sistemas más viables para aplicaciones biológicas, se evaluó el desempeño como carriers para liberación controlada de fármacos. Los resultados demostraron que los polímeros molecularmente impresos presentan una mayor eficiencia en el reconocimiento molecular y en la liberación controlada en comparación con los sistemas no impresos, exhibiendo muchas de las características de un sistema de administración ideal. Por otra parte, se demostró una vez más el efecto dendrítico en las propiedades de los biomateriales, destacándose la capacidad de controlar las mismas dependiendo de los grupos funcionales de la periferia, mediante la incorporación de pequeñas cantidades como co-monómeros. Además, los biomateriales demostraron viabilidad celular aceptable frente a líneas MIO-M1. Este trabajo se destaca por la síntesis exitosa de nanogeles molecularmente impresos tanto para moléculas de bajo como de alto peso molecular, siendo estas últimas particularmente desafiantes. Dado que solo se reporta un número reducido de estudios en este campo cada año, este trabajo contribuye significativamente al desarrollo de nuevos materiales poliméricos con aplicaciones biomédicas avanzadas. Además, la caracterización completa de los sistemas sintetizados sienta las bases para futuras investigaciones en el área, generando nuevas hipótesis y líneas de trabajo para la optimización de estos sistemas. 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2027-03-31
Fil: Carnicero, Anabela. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.