Aplicaciones fototérmicas en células tumorales de glioma humano mediante la utilización de nanopartículas de sílice y oro

Résumé

A lo largo de las últimas décadas la ciencia ha pasado a adoptar un carácter multidisciplinar que le ha permitido desarrollarse en ámbitos novedosos. La tesis aquí planteada está englobada en dicho marco multidisciplinar, centrándose en estudios referentes al campo de la nanotecnología, campo de la ciencia resultado de la interacción entre disciplinas tales como la química, biología, física y ciencia de materiales. Dentro de la nanotecnología existen a su vez varias ramas y el trabajo aquí expuesto se identifica con aquella rama dirigida a la nanobiotecnología. La liberación de fármacos, los dispositivos para reconocimiento molecular, los materiales biocompatibles, los materiales híbridos organo-inorgánicos, el análisis molecular y de ADN son algunos de los aspectos que aborda la nanobiotecnología. En este trabajo se pretende llevar a cabo la destrucción fototérmica de células tumorales tratadas con nanomateriales híbridos que contienen nanopartículas de oro como agente fototérmico. A lo largo de los últimos años se han utilizado numerosos agentes fototérmicos basados en el oro, como son nanoesferas de sílice recubiertas de oro, esferas de oro huecas, agregados de nanopartículas, nanofibras, etc. Todos ellos basados en las propiedades plasmónicas y biocompatibles del metal. El objetivo principal de esta tesis es la destrucción fototérmica de células tumorales tratadas con nanomateriales híbridos de sílice y oro utilizando un láser de pulsos ultracortos (fs) y a alta frecuencia de repetición (MHz). Para poder alcanzar este objetivo principal se plantearon de forma paralela otros de carácter parcial: preparación y caracterización de nanomaterials híbridos sílice/oro, estudios de crecimiento celular en una línea celular de glioma y estudios de biocompatibilidad del material en la línea celular de trabajo. En este trabajo se prepararon materiales de composición híbrida sílice/oro y se caracterizaron con técnicas tales como difracción de rayos X, isotermas de absorción, microscopía electrónica de transmisión y espectroscopía visible-infrarrojo cercano. Una vez preparados y caracterizados los materiales se llevó a cabo un estudio del crecimiento celular de la línea de cultivo elegida: 42-MGBA Human Glioma Cell. Tras la determinación de las condiciones de sembrado celular óptimas se desarrolló un estudio de biocompatibilidad en la línea celular de glioma, llevando a cabo técnicas como el ensayo colorimétrico del MTT, contajes morfométricos, microscopías de fluorescencia y transmisión y citometría de flujo. Una vez fijados los límites de citotoxicidad del material se pasó a realizar el tratamiento fototérmico in vitro de los cultivos. Para ello se utilizó un láser de femtosegundos con una longitud de onda de 790 nm y se variaron parámetros tales como: potencia media, diámetro de haz y tiempo de irradiación. El láser de femtosegundos es idóneo ya que permite concentrar elevadas intensidades en áreas muy reducidas. El resultado principal de esta tesis, desde el punto de vista fototérmico es el porcentaje de mortalidad alcanzado en el cultivo tumoral mediante la utilización del material sílice/oro multinucleado; dicho porcentaje asciende hasta el 40% para tiempos de irradiación en torno a los 45s. Este resultado es prometedor y permite el planteamiento futuro de posibles terapias antitumorales de carácter sinérgico basadas, por ejemplo, en la liberación de fármacos.