Estudio de interacciones de nanopartículas de plata con sistemas biomiméticos

El estudio del transporte y la interacción de nanopartículas (NPs) con membranas biológicas es un aspecto relevante para su empleo en el campo de la nanomedicina, en diagnóstico de enfermedades y otras aplicaciones de la nanotecnología. La variedad enorme de diseños de NPs en cuanto a formas, tamaños y modificadores superficiales abre numerosas preguntas acerca de cómo es la interfase y cómo se modifican las membranas interactuando con las NPs en cuánto a posible formación de poros, defectos o fenómenos de permeación de agua o especies iónicas. Dentro de los diversos campos en los que se aplican actualmente conceptos de biomimetismo, son de gran interés los procesos y sistemas asociados con las membranas celulares. Estos sistemas tienen como base estructural la bicapa lipídica, la cual puede ser definida como una organización supramolecular consistente en un arreglo bidimensional de moléculas de fosfolípidos. Las bicapas de fosfolípidos pueden ser consideradas como sistemas modelo de las membranas celulares ya que preservan su fluidez bidimensional y pueden modificarse con proteínas de membrana, canales iónicos, receptores, transportadores y emplearse en numerosas aplicaciones en el campo de la biotecnología. Estos sistemas soportados se pueden caracterizar muy bien y constituyen el sustrato con el cual se estudiarán las interacciones con NPs, que por su parte deben ser sondas adecuadas para discutir los distintos aspectos de las interacciones que se pretenden dilucidar. Otro de los sistemas comúnmente empleados como sistemas modelo de biomembrana son las monocapas lipídicas que son películas que se obtienen mediante la deposición de las moléculas de los lípidos en una balanza de Langmuir donde es posible controlar tanto la organización y composición de la fase lipídica, como la de la subfase. De esta forma resultan particularmente útiles en el marco de la presente tesis ya que permiten investigar los distintos factores que intervienen en las interacciones NP-membrana. En este marco, este trabajo de Tesis se centra en el estudio de la interacción de nanopartículas de plata (AgNPs) recubiertas con citrato trisódico de sodio (CIT-AgNPs) y con ácido 4-mercaptobenzoico (MBA-AgNPs) con sistemas modelo de biomembrana constituidos por monocapas de Langmuir o bicapas soportadas del lípido dimiristoilfosfatidilcolina (DMPC). La caracterización de las CIT-AgNPs y de las MBA-AgNPs, se realizó mediante Espectroscopia ultravioleta-visible(UV–Vis), Espectroscopia de Fluorescencia, Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS), Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución (HRTEM), AFM y medida de su potencial zeta. Esta caracterización permitió conocer su tamaño, morfología, la naturaleza y estructura del recubrimiento superficial, las propiedades ópticas y las características de su carga superficial. Se realizaron estudios mediante XPS, HRTEM, técnicas electroquímicas y modelos teóricos de DFT de monocapas de MBA adsorbidas sobre superficies planas de Ag depositadas a subpotenciales sobre Au(111) para comprender la estructura superficial de las SAMs en los planos predominantes de las nanopartículas de Ag tal como son los de orientación (111). Para la construcción de sistemas biomiméticos se prepararon bicapas lipídicas de dimiristoilfosfatidilcolina (DMPC) por fusión de vesículas sobre mica para estudiar la adsorción/inserción de las nanopartículas en las distintas regiones de la bicapa tales como bordes, defectos y zonas planas mediante microscopía de fuerzas atómicas (AFM). En el caso de usar como sistema modelo de biomembrana las monocapas soportadas de DMPC en balanza de Langmuir se buscó comprender el rol del orden/desorden de la monocapa en función de la presión lateral aplicada pudiendo cuantificar las interacciones de las nanopartículas en la subfase acuosa con la monocapas lipídicas a través de las isotermas de adsorción y las imágenes de microscopía de ángulo de Brewster (BAM). Los resultados obtenidos mostraron que las AgNPs exhibieron comportamientos distintos dependiendo de la naturaleza química del recubrimiento superficial y del ordenamiento de la capa de fosfolípidos. Se propone una explicación basada en la densidad de carga superficial y la naturaleza química del recubrimiento de las AgNPs.Facultad de Ciencias Exacta