CURSO DE DOCTORADO

MEDICAMENTOS DE LIBERACIÓN MODIFICADA (MASTER EN CIENCIA, TECNOLOGÍA Y USO RACIONAL DEL MEDICAMENTO)

APLICACIONES BIOMÉDICAS DE LOS COLOIDES MAGNÉTICOS Dr. José Luis Arias Mediano [email protected]

Dept. Farmacia y Tecnología Farmacéutica Universidad de Granada

ÍNDICE APLICACIONES BIOMÉDICAS DE LOS COLOIDES MAGNÉTICOS 1. Principales estrategias de formulación. 2. Principales propiedades de interés biomédico. 3. Destino biológico y toxicidad. 4. Transporte de fármacos. 5. Nanoplataformas multifuncionales magnéticas. 6. Aplicaciones biomédicas no relacionadas con el transporte de fármacos. 7. Conclusiones. 8. Bibliografía.

1. PRINCIPALES ESTRATEGIAS DE FORMULACIÓN

‰ Óxidos de hierro. ‰ Óxidos de hierro superparamagnéticos (SPION). ‰ Metales y aleaciones metálicas: ƒ FePt, Fe3Pt, FeCo, CoFe2O4, FePt-Au.

1. PRINCIPALES ESTRATEGIAS DE FORMULACIÓN ÓXIDOS DE HIERRO (y SPION)

Principales óxidos de hierro: ¾ Magnetita (Fe3O4). ¾ Maghemita (γ-Fe2O3). ¾ Hematita (α-Fe2O3). ¾ Akagenita (β-FeOOH). ¾ Wustita (FeO). ¾ Goetita [FeO(OH)].

Fe3O4

1. PRINCIPALES ESTRATEGIAS DE FORMULACIÓN ÓXIDOS DE HIERRO (y SPION): MAGNETITA Estrategias de preparación: ‰ Métodos físicos: ƒ Gas phase deposition. ƒ Electron beam lytography. ƒ Difícil obtención de escala nanométrica.

‰ Métodos químicos: ƒ Rutas químicas (húmedas): chemistry solution-based methods, laser pyrolisis, chemical vapor deposition. ƒ Procedimientos químicos: flow injection syntheses, hydrothermal reactions, hydrolisis and thermolysis of precursors, electrospray syntheses, sonochemical reactions, precipitation in highly constrained domains (precipitation using microemulsions and vesicles, sol-gel preparation, polymer matrix-mediated synthesis, co-precipitation technique of iron salts, oxidation method).

100 nm

ƒ Permiten controlan la composición, el tamaño y la forma: • Variables: concentración de cationes, fuerza iónica, presencia de contraiones, pH.

‰ Métodos de fase gaseosa: ƒ Thermal decomposition (pyrolisis), reduction, hydrolysis, disproportionation, oxidation.

1. PRINCIPALES ESTRATEGIAS DE FORMULACIÓN ÓXIDOS DE HIERRO (y SPION): MAGNETITA 10 mL

40 mL

FeCl2 1 M

FeCl3 1 M

4 mL/min

HCl 2 M

Room Temperature

Mechanical stirring (2000 rpm)

Ammonia 1M (500 mL)

Magnetically decanted 1) HClO4 2 M 2) EtOH

1 mL/min

Chemical co-precipitation

1. PRINCIPALES ESTRATEGIAS DE FORMULACIÓN ÓXIDOS DE HIERRO (y SPION): MAGNETITA 0.1 mL H2SO4

Flushed with N2

Flushed with N2

FeSO4 1 M

6.5 mL

1) Flushed with N2

25 mL 5 M KOH

2) 90 ºC, 4 hours

25 mL 2 M KNO3

3) Cleaning

216 mL Milli-Q water

Oxidation method

30 80 + 25 nm

Frequency (%)

25

20

15

10

5

0 40

60

80

100 120 140 160

Diameter (nm)

1. PRINCIPALES ESTRATEGIAS DE FORMULACIÓN ÓXIDOS DE HIERRO (y SPION): MAGHEMITA Estrategias de preparación: ‰ Flame spray pyrolisis. ‰ Oxidación de nanopartículas de Fe3O4 a 90 ºC en una solución de nitrato férrico. ƒ Tamaño ≈ 2 – 8 nm.

‰ One-pot microemulsion method. ‰ Thermal evaporation and co-precipitation techniques.

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO

‰ Funcionalización superficial. ‰ Hidrofobia/hidrofilia. ‰ Carga superficial. ‰ Geometría. ‰ Magnetismo. ‰ Capacidad de transporte de fármacos.

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO FUNCIONALIZACIÓN SUPERFICIAL

Iron oxide (SPION)

SPION/Polymer (core/shell) Biodegradable polymer

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO FUNCIONALIZACIÓN SUPERFICIAL ™ Matrices inorgánicas: oro, sílice, gadolinio, hidrotalcita, zeolita, etc. ™ Matrices lipídicas: liposomas, niosomas, nanopartículas sólidas lipídicas, fosfolípidos, etc. ™ Estabilizadores monoméricos: carboxilatos, fosfatos, sulfatos, etc. ™ Estabilizadores orgánicos no poliméricos: 3-(aminopropil)trimetoxilano, ácidos alquenosulfónico y alquenofosfónico, ácido oleico, ácido lactobiónico, ácido láurico, ácido hexadecilfosfónico, ácido ω-hidroxicarboxílico, ácido dodecilfosfónico, ácido hexadecilfosfónico, fosfonatos o alquilfosfonatos, etc.

™ Carbono. ™ Polímeros: ƒ Biodegradables: dextrano, carboxil-dextrano, dextran carboxilmetilado, alcohol polivinílico (PVA), alginato, chitosan, poli(ácido acrílico), poliaspartato, polisacáridos, gelatina, almidón, PEG, poli(glicolida), poli(D,L-lactida) (PLA), copolímero de poli(D,L-lactida) y PEG), poli(PEG-monometacrilato), poli(D,L-lactida-co-glicolida) (PLGA), poli(alquilcianoacrilato) (PACA), poli(ε-caprolactona) (PCL), poli(metiliden malonato), polietilen imina, poli(2-(metacriloiloxi)etil fosforilcolina)-block-(glicerol monometacrilato), etc. ƒ No biodegradables pero biocompatibles: etilcelulosa, polímeros sintéticos (poliestireno, polimetilmetacrilato), etc.

™ Células: eritrocitos. ™ Virus: adenovirus. ™ Proteínas: albúmina sérica humana.

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO FUNCIONALIZACIÓN SUPERFICIAL Ethyl-2-cyanoacrylate [1 % (w/v)] 1 mL 10-1M KOH 2 mM HCl 3 hours 1000 r.p.m. 0.75 % (w/v) 40

128 + 19 nm

Frequency (%)

30

20

10

0 80

100

120

140

160

180

Diameter (nm)

200

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO FUNCIONALIZACIÓN SUPERFICIAL

Room Temperature 500 rpm

SQdFdC EtOH solution (1 mg/mL)

0.15 % (w/v)

1) Rotavapor

10-5 N HCl 1 % (w/v) Pluronic F-68

2) Magnetic cleaning

5 % (w/v) dextrose 2 % (w/v) pluronic F-68

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO FUNCIONALIZACIÓN SUPERFICIAL

Magnetosomas

Magnetospirillum gryphiswaldense

Magnetosomas

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO FUNCIONALIZACIÓN SUPERFICIAL Recubrimiento: ácido poliacrílico + ácido fólico

Permite controlar: ‰ Termodinámica superficial. ‰ Propiedades eléctricas superficiales. ‰ Geometría. ‰ Interacción con MPS (RES). ‰ Biodistribución, toxicidad, biocompatibilidad.

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO HIDROFILIA/HIDROFOBIA

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO CARGA SUPERFICIAL 70 60

Fe3O4

pH = 5

50 40 30

ζ (mV)

20 10 0 -10

Core/shell

-20 -30 Poly(ethyl-2-cyanoacrylate)

-40 -50 1E-5

1E-4

1E-3

[KNO3] (M)

0,01

0,1

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO GEOMETRÍA ‰ Magnetismo. ‰ Biodistribución. ‰ Toxicidad.

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO MAGNETISMO

M (kA/m)

500 400 300 200 100 0 -100 -200 -300 -400 -500

Magnetite 9 nm

Magnetite 90 nm

Magnetite 140 nm

-1500 -1000

-500

0

H (kA/m)

500

1000

1500

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO

M (kA/m)

MAGNETISMO 500 400 300 200 100 0 -100 -200 -300 -400 -500

Composite (US-Fe3O4/SQgem) Composite (Fe3O4/SQgem) Magnetite 9 nm

Magnetite 140 nm

-1500 -1000

-500

0

H (kA/m)

500

1000

1500

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO MAGNETISMO

Fe3O4

1.1 tesla

Composites

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO MAGNETISMO

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE FÁRMACOS 10

Poor drug loading properties

6 10

4

8 2

ΓS (μmol/m )

ΓS (%)

8

Maximum drug loading: 1 %

2

6 4 2 0 0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

[Gemcitabine HCl]eq (M)

0 0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

[Gemcitabine HCl]eq (M)

0,010

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO Uncontrollable drug release properties

100 Gemcitabine HCl Release (%)

Gemcitabine HCl Release (%)

CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE FÁRMACOS

80 60 40

100 80 60 40 20 0

0,0

0,2

0,4

20

0,6

0,8

1,0

Time (hours)

Phosphate buffered saline (PBS), 37 ºC, 50 rpm

0

0

1

2

3

4

5

6

Time (hours)

7

8

9

10

3. PRINCIPALES PROPIEDADES DE INTERÉS BIOMÉDICO CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE FÁRMACOS

Fe3O4

Biodegradable polymer

4. DESTINO BIOLÓGICO Y TOXICIDAD

ƒ Campo magnético externo: 1 T, 15 cm de alcance. ƒ Implantes magnéticos. LD50 de Fe3O4 en ratas: 400 mg/Kg. LD50 de Fe3O4 recubierto con dextrano en ratones ≈ 4400 mg/kg. Buena tolerancia en perros y ratas de dosis ≤ 3000 μmol Fe/Kg.

4. DESTINO BIOLÓGICO Y TOXICIDAD CONDICIONES EXPERIMENTALES: ™ Dosis de MAG-SQGem NPs: 5 mg/Kg eq. en el día 6 desde el desarrollo del tumor sólido. ™ Animales: ratones DBA/2 con tumor sólido subcutáneo inducido (L1210 wt, tamaño: 50 – 100 cm3). ™ Tiempo de exposición al imán (1.1 teslas): 2 horas.

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS Magnetic nanoparticles for drug delivery Small size. Appropriate magnetic responsiveness. Carry a wide variety of chemotherapeutic agents. Controllable drug release rates. Maximum biocompatibility. Minimal antigenicity. Biodegradability. Reproducible at large scale.

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS

Algunos ejemplos de fármacos vehiculizados: ƒ Antitumorales: doxorrubicina, epirubicina, adriamicina, gemcitabina, metotrexato, 5-fluorouracilo, ftorafur. ƒ Antiinflamatorios: 21-acetato de dexametasona. ƒ Enzimas: estreptoquinasa. ƒ Péptidos: clorotoxina. ƒ Proteínas. ƒ Anticuerpos: transtuzumab. ƒ Plásmidos (magnetofección).

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS

CONDICIONES EXPERIMENTALES: ™ Dosis de MAG, SQGem, MAG-SQGem NPs: 5 mg/Kg eq. los días 6, 9, 13 y 16 tras el desarrollo del tumor sólido. ™ Animales: ratones DBA/2 con tumor sólido subcutáneo inducido (L1210 wt, tamaño: 50 – 100 cm3). ™ Tiempo de exposición al imán (1.1 teslas): 2 horas.

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS Antitumor activity of magnetic composites (5 mg/Kg eq) compared with SQGem nanoassemblies (5 mg/Kg eq) against L1210 wt subcutaneous tumor bearing mice. Untreated Mag-SQgem NA (5mg/kg eq.)

SQgem NA (5mg/kg eq.)

3

Tumor volume (mm )

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0

5

10

15

20

25

Days after tumor inocculation Doses: IV injections on days 6, 9, 13 and 16 after development of 50 – 100 cm3 sized tumors (p < 0.05)

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS

SISTEMA MAGNÉTICO

GEMCITABINA

CONTROL

(GEMCITABINA)

100

SISTEMA MAGNÉTICO (GEMCITABINA)

Survival (%)

80

60

CONTROL

40

GEMCITABINA

20

0 0

5

10

15

20

Post treat,ent (Days)

25

30

35

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS

B = 1.1 T

Evidencia de la actividad antitumoral in vivo de SQGem en un modelo murino de tumor sólido (s.c.): “prussian blue staining”

B=0T

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS

TCL-SPION: magnetosomas

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS National Cancer Institute (EE.UU.): La nanotecnología ofrece extraordinarias posibilidades para lograr avances significativos en el tratamiento del cáncer.

La nanotecnología posibilita el acceso a nuevas dianas específicas de la quimioterapia: ƒ Enzimas y receptores específicos de células cancerosas. ƒ Cambios en las vías de los mecanismos de transducción. ƒ Expresión de receptores relacionados con la angiogénesis, ƒ Alteraciones en la replicación, reparación, traducción, transcripción del DNA. ƒ Modificaciones postsintéticas del DNA. ƒ Procesos de regulación cromosómica.

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS TRANSPORTE MAGNÉTICO DE GENES (MAGNETOFECCIÓN)

5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS TRANSPORTE MAGNÉTICO DE GENES (MAGNETOFECCIÓN)

6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALES MAGNÉTICAS TRANSPORTE DE FÁRMACOS E HIPERTERMIA

6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALES MAGNÉTICAS TRANSPORTE DE FÁRMACOS E HIPERTERMIA

Calentamiento bajo la influencia de un campo magnético alterno: mecanismo de relaj

6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALES MAGNÉTICAS TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICA DE IMAGEN (MRI) National Cancer Institute (EE.UU.): La nanotecnología ofrece extraordinarias opciones para lograr avances significativos en el diagnóstico (por imagen) del cáncer.

SPION son potentes potenciadores de los tiempos de relajación de protones T1 y T2. Además: ƒ Agente de contraste (ión metálico pesado: 111In, 99mTc, Gd, Mn). ƒ Agente fluoróforo.

6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALES MAGNÉTICAS TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICA DE IMAGEN (MRI) Principales aplicaciones de la nanotecnología al diagnóstico: ƒ Obtención de información anatómica, farmacocinética y farmacodinámica en los estudios de fármacos. ƒ Identificación de moléculas biológicas diana. ƒ Identificación de procesos celulares diana. ¾ Imagen de órganos y tejidos. ¾ Imagen específica de células (etiquetado de células). ¾ Imagen del transporte de fármacos: AGENTES TERAGNÓSTICOS.

6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALES MAGNÉTICAS TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICA DE IMAGEN (MRI) DE ÓRGANOS Y TEJIDOS

6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALES MAGNÉTICAS TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICA DE IMAGEN (MRI) ESPECÍFICA DE CÉLULAS

6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALES MAGNÉTICAS TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICA DE IMAGEN (MRI) DEL TRANSPORTE DE FÁRMACOS

¿Sistemas teranósticos?

6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALES MAGNÉTICAS TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICA DE IMAGEN (MRI) DEL TRANSPORTE DE FÁRMACOS

¿Sistemas teranósticos? ¿De qué estamos hablando?

6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALES MAGNÉTICAS TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICA DE IMAGEN (MRI) DEL TRANSPORTE DE FÁRMACOS

¿Y si pudiéramos diagnosticar la eficacia de una terapia de forma individualizada?

7. APLICACIONES BIOMÉDICAS NO RELACIONADAS CON EL TRANSPORTE DE FÁRMACOS

‰ Ingeniería de tejidos. ‰ Radioinmunoterapia y terapia fotodinámica. ‰ Bioanálisis e inmunoensayos. ¾ Separación de células. ¾ inmobilización enzimática. ¾ Sensibilización celular. ¾ inmunoensayos. ¾ Separaciones biológicas y ambientales.

7. APLICACIONES BIOMÉDICAS NO RELACIONADAS CON EL TRANSPORTE DE FÁRMACOS INGENIERÍA TISULAR

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.1. PRINCIPALES COMPONENTES Teranosis: Asociación de un test diagnóstico y una intervención terapéutica específica o dirigida basada en los resultados del test. Identificará pacientes que responderán eficazmente a una terapia. Identificará pacientes que no responderán a una terapia.

Test diagnóstico

Identificará pacientes que tendrán RAMs consecuencia de una terapia. Monitorizará en el tiempo la respuesta individual a un tratamiento específico. Validará la estrategia terapéutica.

Intervención terapéutica

Será útil en el tratamiento del estado patológico. Será específica y con toxicidad mínima. Mejorará la calidad de vida del paciente.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.1. PRINCIPALES COMPONENTES Teranosis: Asociación de un test diagnóstico y una intervención terapéutica específica o dirigida basada en los resultados del test.

Requisitos: ƒ Pequeño tamaño (< 100 nm). ƒ Alta densidad de vehiculización de fármacos y agentes de contraste o fluoróforos. ƒ Eficiente “tissue targeting” y mínima captación no específica. ƒ Mecanismo de liberación de fármaco basado en respuesta a estímulos. ƒ Proporcionará una imagen ultrasensitiva para poder prevalidar y monitorizar la terapia.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.2. EL PUNTO DE VISTA FARMACOLÓGICO Un poco de historia: ™ Captación de iodina en metástasis de carcinomas tiroideos. • Pacientes respondedores a dosis terapéuticas de 131I.

™ Radioinmunoimagen (captación y dosimetría de Mab radiomarcados). • Pacientes respondedores a la radioinmunoterapia.

™ Detección de receptores de somatostatina. • Pacientes respondedores a la terapia con radionúclidos mediada por Rsomatostatina. • Pacientes respondedores a la terapia con análogos de somatostatina.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.2. EL PUNTO DE VISTA FARMACOLÓGICO

+ Agente de contraste, agente fluoróforo

= Fármaco

Sistema teranóstico

Sistema teranóstico: ƒ Si la diana del fármaco es una molécula biológica: test diagnóstico de imagen + fármaco. ƒ Si la diana del fármaco es un proceso celular: test diagnóstico de imagen + grupo de fármacos que actúen en el proceso celular diana.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.2. EL PUNTO DE VISTA FARMACOLÓGICO

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.2. EL PUNTO DE VISTA FARMACOLÓGICO

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO Mab, LR de factores de crecimiento, LR hormonales, etc.

Agentes antitumorales, agentes antiateroscleróticos, etc.

Agentes de contraste, agentes fluoróforos, etc.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ NPs perfluorocarbono cargadas con gadolinio ( 200 nm). ƒ Gadolinio: metal paramagnético (agente de contraste en RM). ƒ Detección, caracterización, tratamiento y seguimiento de la angiogénesis.

™ Nanobialys cargadas con manganeso. Cloruro de Protoporfirina manganeso (III)

MRI

MAb específico de fibrina (NIB5F3)

ƒ NPs obtenidas por autoensamblaje molecular de cadenas anfifílicas de PEI (50 – 100 nm). ƒ Detección y tratamiento de la aterosclerosis. ƒ Fármacos: DOX y camptotecina (vehiculización

100 %).

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas NPs para el diagnóstico y la terapia fotodinámica de lesiones ateroscleróticas. ƒ NPs magnetofluorescentes recubiertas de dextrano.

Proceso de formación de una placa de ateroma

Corte de una placa de ateroma

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas NPs para el diagnóstico y la terapia fotodinámica de lesiones ateroscleróticas. ƒ NPs magnetofluorescentes recubiertas de dextrano. • Captación incrementada en placas de ateroma. • Gran especificidad por macrófagos, sin toxicidad.

Tampón 7.4

• Detección mediante MRI (núcleo superparamagnético: 8000 Fe / NP). • Detección mediante fluorescencia (750 nm) (conjugación NP - agentes fluoróforos: Alexa Fluor 750). • Agente fotosensibilizante (650 nm): 5-(4-carboxifenil)-10,15,20-trifenil-2,3-dihidroxiclorina (TPC).

Línea celular de macrófagos murinos RAW 264.7

Efecto positivo del tiempo en la Macrófagos humanos (U937) acumulación (protección estérica) en PBS + 1 hora de tratamiento con luz (650 nm)

Fototoxicidad dosis dependiente

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en angiogénesis. ƒ Micelas poliméricas anfifílicas con capacidad de respuesta a campos magnéticos. • Ligando superficial: cRGD específico de integrinas αvβ3. • Fármaco: DOX liberado por mecanismo pH dependiente. • Agente de contraste: SPIO. • Micela anfifílica polimérica: MAL-PEG-PLA o MPEG-PLA. CONTROL

Microscopía confocal de barrido láser de la fluorescencia de la DOX (1 hora de incubación en células SLK)

Células endoteliales tumorales SLK (integrinas αvβ3)

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético. • Detección mediante MRI y capacidad de respuesta a campos magnéticos (Fe3O4 ultrapequeña 9 nm). • Agente quimioterápico: escualeno de gemcitabina (SQGem).

Agitación mecánica a Tª ambiente

Solución etanólica de SQgem

1) Rotavapor

150 nm Solución acuosa acidulada de ATA

2) Limpieza magnética

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

Ausencia de tratamiento

Insuficiente eficacia terapéutica

¿Eficacia terapéutica óptima?

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

¿Y si pudiéramos diagnosticar la eficacia de una terapia de forma individualizada? Eficacia terapéutica óptima

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

Diagnóstico de la localización del coloide magnético en el tumor

Aspecto granular (T2 reducida)

Suspensión de Fe3O4 (9 nm)

Agua destilada

RMN: 7 teslas

Suspensión de SQGem

Suspensión de NPs compuestas (MAG-SQGem)

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

Diagnóstico de la localización del coloide magnético en el tumor Aspecto granular (T2* reducida)

Suspensión de Fe3O4 (9 nm) Suspensión de NPs compuestas (MAG-SQGem)

RMN: 7 teslas

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

Diagnóstico de la localización del coloide magnético en el tumor

CONDICIONES EXPERIMENTALES: ™ Dosis de MAG-SQGem NPs: 5 mg/Kg eq. en el día 6 desde el desarrollo del tumor sólido. ™ Animales: ratones DBA/2 con tumor sólido subcutáneo inducido (L1210 wt, tamaño: 50 – 100 cm3). ™ Tiempo de exposición al imán (1.1 teslas): 2 horas.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

Diagnóstico de la localización del coloide magnético en el tumor Antes de I.V.

2 horas tras I.V.

Antes de I.V.

Ratón nº 1 RMN: 7 teslas

2 horas tras I.V.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

Diagnóstico de la localización del coloide magnético en el tumor Antes de I.V. Antes de I.V.

Ratón nº 2 RMN: 7 teslas

2 horas tras I.V.

2 horas tras I.V.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

Diagnóstico de la localización del coloide magnético en el tumor Antes de I.V.

2 horas tras I.V.

Antes de I.V.

Ratón nº 3 RMN: 7 teslas

2 horas tras I.V.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

Diagnóstico de la localización del coloide magnético en el tumor

Una vez diagnosticada la eficacia del coloide magnético en alcanzar el tumor, ¿podemos predecir que esta estrategia será útil en el tratamiento de este modelo de tumores sólidos?.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

Determinación de la eficacia antitumoral del coloide magnético CONDICIONES EXPERIMENTALES: ™ Dosis de MAG, SQGem, MAG-SQGem NPs: 5 mg/Kg eq. los días 6, 9, 13 y 16 tras el desarrollo del tumor sólido. ™ Animales: ratones DBA/2 con tumor sólido subcutáneo inducido (L1210 wt, tamaño: 50 – 100 cm3). ™ Tiempo de exposición al imán (1.1 teslas): 2 horas.

5. UN PASO ADELANTE: LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS 5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO ™ Sistemas magnéticos coloidales en el tratamiento del cáncer. ƒ Escualenos de gemcitabina con núcleo magnético.

Determinación de la eficacia antitumoral del coloide magnético Eficacia antitumoral estadísticamente significativa en comparación con el tratamiento de referencia

Mediante el sistema teranóstico hemos podido predecir la eficacia antitumoral

6. CONCLUSIONES

™ Es necesario diseñar sistemas capaces de interaccionar específicamente con componentes celulares y biomoléculas relacionadas con el diagnóstico y el tratamiento del cáncer (National Cancer Institute, EE.UU.). ™ Los sistemas teranósticos permiten individualizar al máximo la farmacoterapia para obtener los mejores resultados clínicos posibles. ™ Un sistema teranóstico aportará información sobre la eficacia de la farmacoterapia antes que los métodos tradicionales (ej. observación de la remisión tumoral). ™ La teranosis puede acelerar el proceso de desarrollo de nuevos fármacos, a la vez que reduce los riesgos asociados y los costes, y potenciará el asesoramiento de una enfermedad.

7. BIBLIOGRAFÍA

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