Preparación y evaluación de las propiedades fisicoquímicas y bioquímicas de nanopartículas de lantánidos-péptidos activadas por irradiación neutrónica

Abstract

A lo largo de los años el desarrollo de nanomateriales ha tenido un impacto positivo en diversas áreas por las ventajas, cualidades y propiedades novedosas que los materiales presentan en esta escala (1-100 nm en al menos una de sus dimensiones); una de ellas es la nanomedicina, en la cual se emplean sistemas basados principalmente en nanopartículas para el tratamiento y diagnóstico de diversas enfermedades, como el cáncer. Las nanopartículas se obtienen principalmente por los métodos bottom-up y top-down, de entre los cuales sobresalen la síntesis por precipitación-calcinación (P-C) y la síntesis por ablasión laser pulsada en líquidos (PLAL) para la obtención de nanopartículas metálicas del tipo de sesquióxidos de lantánidos, específicamente de óxido de lutecio (Lu2O3 NPs) y óxido de samario (Sm2O3 NPs) por las ventajas que ofrecen en cuanto a la metodología involucrada y las características de los materiales obtenidos. En el presente trabajo se sintetizaron por los dos métodos mencionados anteriormente nanopartículas de Lu2O3 y Sm2O3 que fueron funcionalizadas con las secuencias peptídicas DOTA-HYNIC-iPSMA y DOTA-HYNIC-iPSMA-BN respectivamente. Los sistemas obtenidos fueron analizados fisicoquímicamente con las técnicas analíticas correspondientes, antes y después de su activación por captura neutrónica llevada a cabo en el reactor Triga MARK III. Las nanopartículas de la síntesis P-C se obtuvieron con alta pureza y cristalinidad de acuerdo con sus planos cristalográficos obtenidos por XDR e indexados acorde a las cartas cristalográficas JCPSD No. 12-0728 (Lu2O3) y No. 15-0813 (Sm2O3), de morfología cuasiesférica de y con tamaños de entre 25-45 nm que después de ser conjugados con las secuencias peptídicas aumentaron sus tamaños a un intervalo de 30- 50 nm; los sistemas funcionalizados presentaron las bandas de vibración correspondientes a sus grupos funcionales por espectroscopía FT-IR, mismas que se replicaron en las bandas de absorción de los espectros UV-Vis observadas. Además, los valores de potencial zeta en todos los sistemas tuvo un valor absoluto mayor a los 25 mV. Por otra parte, con la síntesis PLAL se obtuvieron nanopartículas bimodales, donde las poblaciones más pequeñas (60-80 nm) presentaron una morfología esférica mientras que la segunda población fueron fragmentos amorfos debidos a la expulsión del material precursor, con tamaños no definidos. Dichas características repercutieron en los difractogramas XDR, al observarse picos anchos y escasamente definidos, indicativos de su baja pureza y cristalinidad, rasgos que no permitieron la detección de luminiscencia tras su activación neutrónica. Además, posterior a la irradiación neutrónica, los sistemas funcionalizados preparados (177Lu2O3-iPSMA NPs y 153Sm2O3-iPSMA-BN NPs) se evaluaron in vitro en las líneas celulares HepG2 (PSMA+, GPRr+) y PC3 (PSMA-, GPRr+). Ambos sistemas mostraron mayores porcentajes de internalización, toxicidad y afinidad hacia las células con sobreexpresión de los respectivos receptores involucrados. Las radionanopartículas (177Lu2O3 y 153Sm2O3) de la síntesis P-C permitieron la obtención de imágenes ópticas por sus propiedades radioluminiscentes mostradas, además de su biodistribución in vivo en ratones sanos Balb-C, observándose una mayor acumulación de las nanopartículas en hígado de ambos tipos de nanopartículas. Estos resultados avalan el posible uso de nanopartículas funcionalizadas de los sesquióxidos Lu y Sm como nuevos radiofármacos para terapia molecular dirigida, así como su uso para imagen dual.