Existeix un interès creixent, tant en el món acadèmic com en la recerca industrial en el desenvolupament de sistemes d’alliberament de fàrmacs macromoleculars (proteïnes, pèptids, oligonucleotids) capaços de travessar la mucosa. En aquest sentit, la utilització de vectors sintètics per a l’alliberament de les esmentades macromolècules, permet disposar d’una plataforma versàtil i altament eficient. Tanmateix, la capa de mucosa amb propietats adhesives i altament viscoelàstica, té una elevada capacitat d’atrapar i eliminar qualsevol substància estranya que quedi adherida sobre la seva superfície, limitant, de forma evident, la eficàcia de qualsevol tractament
Aquesta Tesi es centra en el desenvolupament de sistemes d’alliberament de DNA, dissenyats a mida, que presenten una elevada estabilitat i eficàcia de transfecció amb un nivell molt baix de toxicitat i molt important en el context de la tesi, una capacitat de permeació a través de la mucosa. A més la tesi també es centra en el disseny i el desenvolupament de mètodes i tècniques in vitro que ajudin a una millor selecció de sistemes eficients d’alliberament a través de la mucosa.
Així s’ha desenvolupat un mètode simple i eficient, basat en la utilització de una microbalança de quartz amb dissipació (QCM-D). Aquest mètode ha permès avaluar la interacció de polímers i nanopartícules amb una capa de mucina. Els resultats obtinguts amb el mètode desenvolupat han permés dissenyar sistemes de nanopartícules amb un potencial més gran de permeació a través de la mucosa. Aquesta tècnica d’alta sensibilitat també ha ofert la possibilitat d’avaluar las dos propietats oposades, el coneixement de les quals és necessari per un correcte disseny de sistemes cpaços de creuar la mucosa: mucoadhesió vs mucopenetració.
Los Poly(β-amino ester)s (PBAEs) s’han proposat com a sistemes biodegradables capaços de formar nanopartícules, per complexació amb DNA, que presenten una elevada capacitat de transfecció. Tanmateix, mostren problemes d’estabilitat en condicions fisiològiques i són incapaços de travessar la capa de mucosa. En aquesta tesi es descriu una nova solució en la preparació de les formulacions dels nanocomplejos basada en la utilització de recobriments que estabilitzen les nanopartícules i augmenten la seva permeabilitat. Els recubrimeintos proposats inclutyen: i) sucres (sucroses, trhalosa i manitol), ii) quitosà sense modificar de 22 KDa i amb 60-120 kDa, iii) quitosan modificat amb àcid tioglicolidoi i iv) acid poliacrílic-bromelaina. Totes les noves formulacions s’han avaluat amb diferents quantitat de recobriment. S’han determinat les seves propietats fisicoquímiques i la seva eficàcia de transfecció i citotoxicitat en front de cèl.lules COS-7. S’ha estudiat La difusió de las partícules a través de la mucosa gàstrica de porc utilitzant diferents tècniques com el tub rotatori de silicona o el multiple particle tracking (MPT).
Els resultats obtinguts han mostrat la superior estabilitat, eficàcia de transfecció i permeabilitat sobre la mucosa de las noves formulacions dissenyades. / Existe un interés creciente, tanto en el mundo académico como en la investigación industrial en el desarrollo de sistemas de liberación de fármacos macromoleculares (proteínas, péptidos, oligonucleótidos) capaces de atravesar la mucosa. En este sentido, la utilización de vectores sintéticos para la liberación de dichas macromoléculas, permite disponer de una plataforma versátil y altamente eficiente. Sin embargo, la capa de mucosa con propiedades adhesivas y altamente viscoelástica, tiene una elevada capacidad de atrapar y eliminar cualquier sustancia extraña que quede adherida sobre su superficie, limitando, de forma evidente, la eficacia de cualquier tratamiento
Esta Tesis se centra en el desarrollo de sistemas de liberación de ADN, diseñados a medida, que presentan una elevada estabilidad y eficacia de transfección con un nivel muy bajo de toxicidad y muy importante en el contexto de la tesis, una capacidad de permeación a través de la mucosa. Además la tesis también se centra en el diseño y el desarrollo de métodos y técnicas in vitro que ayuden a una mejor selección de sistemas eficientes de liberación a través de la mucosa.
Así se ha desarrollado un método simple y eficiente, basado en la utilización de una microbalanza de cuarzo con disipación (QCM-D). Este método ha permitido evaluar la interacción de polímeros y nanopartículas con una capa de mucina. Los resultados obtenidos con el método desarrollado han permitido diseñar sistemas de nanopartículas con un mayor potencial de permeación a través de la mucosa. Esta técnica de alta sensibilidad también ha ofrecido la posibilidad de evaluar las dos propiedades opuestas, el conocimiento de las cuales es necesario para un correcto diseño de sistemas cpaços de cruzar la mucosa: mucoadhesió vs mucopenetració.
Los Poly (β-amino ester)s (PBAEs) se han propuesto como sistemas biodegradables capaces de formar nanopartículas, por complejación con ADN, que presentan una elevada capacidad de transfección. Sin embargo, muestran problemas de estabilidad en condiciones fisiológicas y son incapaces de atravesar la capa de mucosa. En esta tesis se describe una nueva solución en la preparación de las formulaciones de los nanocomplejos basada en la utilización de recubrimientos que estabilizan las nanopartículas y aumentan su permeabilidad. Los recubrimeintos propuestos inclutyen: i) azúcares (sucrosa, trhalosa y manitol), ii) quitosano sin modificar de 22 KDa y con 60-120 kDa, iii) quitosano modificado con ácido tioglicólico y iv) ácido poliacrílico-bromelaina. Todas las nuevas formulaciones se han evaluado con diferentes cantidades de recubrimiento. Se han determinado sus propiedades fisicoquímicas y su eficacia de transfección y citotoxicidad frente a células COS-7. Se ha estudiado La difusión de las partículas a través de la mucosa gástrica de cerdo utilizando diferentes técnicas como el tubo rotatorio de silicona o el múltiple particle tracking (MPT).
Los resultados obtenidos han mostrado superior estabilidad, eficacia de transfección y permeabilidad sobre la mucosa de las nuevas formulaciones diseñadas. / Mucus penetrating nanoparticle-based delivery systems of macromolecular drugs are currently receiving increasing attention in both academic and industrial research. Synthetic delivery systems provide highly suitable and tunable platform for the delivery of the macromolecules. However, a highly viscoelastic and adhesive mucus layer generally traps and rapidly removes most foreign substance from the mucosal surfaces, thereby limiting effectiveness of these nanocarriers. This Thesis is addressed to the development of engineering DNA delivery systems capable of high stability and transfection efficiency with low toxicity, and quickly crossing the mucus layer. Moreover, this Thesis is focused on design and development of methods and techniques in vitro in order to select more efficient delivery systems.
A simple and efficient method, based on the use of the quartz crystal microbalance with dissipation (QCM-D) technique, is developed and evaluated the interaction of the polymers and nanoparticles with the mucin layer, resulting in the development of nanoparticle-based delivery systems to mucosal tissue. This highly sensitive technique also offers to evaluate the two opposing properties, needed for the design of efficient mucous permeation systems: mucoadhesion vs mucus penetration.
Poly(β-amino ester)s (PBAEs) are currently considered of great interest as biodegradable polymeric carriers of DNA delivery, but they present limited stability in physiological conditions and the inability to penetrate the mucus layer. In this Thesis, we describe a novel surface-modified formulation of DNA delivery systems consisting of PBAE/DNA complexes and the coating agents, including: i) sugars (sucrose, trehalose or mannitol), ii) unmodified chitosan with a 22 kDa (CS) and a with a 60-120 kDa (CSM), iii) chitosan-thioglycolic acid (CS-TGA), and iv) poly(acrylic acid)-bromelain (PAA-BRO) conjugates. All novel formulations formed with different amounts of the coating agents are evaluated the physicochemical properties. The influence of coating agents on transfection efficiency and cytotoxicity is evaluated in COS-7 cells. Particle diffusion through porcine intestinal mucus (PImucus) is assessed by either rotating silicone tube technique or multiple particle tracking (MPT). The results highlight the superior stability, transfection efficiency and mucus permeability of the novel nanoparticle-based drug delivery systems. The effect of the amount of coating agents is also discussed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_URL/oai:www.tdx.cat:10803/382626 |
| Date | 03 March 2016 |
| Creators | Oh, Sejin |
| Contributors | Borrós i Gómez, Salvador, Universitat Ramon Llull. IQS - Bioenginyeria |
| Publisher | Universitat Ramon Llull |
| Source Sets | Universitat Ramon Llull |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 162 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs., info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
Page generated in 0.0156 seconds