Resumen
En esta tesis se han desarrollado diferentes dispositivos de liberación controlada, utilizando materiales híbridos, y su aplicación como ‘puerta nanoscópica molecular’.
Se describe en primer lugar, un método de liberación controlada para la vitamina B2 o riboflavina (vitamina hidrosoluble necesaria para el metabolismo de los hidratos de carbono, grasas y especialmente en el metabolismo de las proteínas que participan en el transporte de oxígeno) a través del uso de ‘puertas nanoscópicas moleculares’ preparadas mediante el anclaje de agrupaciones poliaminicas en la superficie externa de los poros de sólidos mesoporosos, que actúan como ‘puerta molecular’. El pH y la presencia de ciertos aniones van a controlar el estado abierto/cerrado de la puerta y van a permitir la liberación de la vitamina, la cual esta encapsulada en el interior de los poros. En medio ácido los grupos amino de la superficie se protonan adquiriendo cargas positivas y, como consecuencia, aparecen repulsiones electrostáticas que mantienen cerrada la ‘puerta’. A pH neutro, por la ausencia de repulsiones electrostáticas, la ‘puerta’ se encuentra abierta, produciéndose la liberación de la vitamina.
En segundo lugar, se describe el desarrollo, síntesis, caracterización y funcionamiento de un material mesoporoso. Este material esta cargado con un colorante y funcionalizado con un disacárido, que actúa como ‘puerta nanoscópica molecular’, el cual se abre en presencia de una enzima intestinal. El sólido esta formado por un material mesoporoso, MCM-41, cargado con el colorante [Ru(bipi)3]2+ y funcionalizado con un alcoxisilano derivado del disacárido lactosa. Debido al impedimento estérico que representa ese azúcar, la salida de los poros se encuentra bloqueada. La presencia en la disolución de una ß-D-galactosidasa capaz de hidrolizar el enlace O-glucosídico que une a los monosacáridos de la lactosa, es capaz de ‘abrir’ los poros permitiendo así la liberación del colorante. 
En tercer lugar, se describe la síntesis de un nanodispositivo, que consiste en nanopartículas de sílice mesoporosas MCM-41, funcionalizadas en el exterior de los poros con un derivado de almidón, y cargadas en el interior con un colorante, [Ru(bipi)3]2+, necesario para la monitorización del dispositivo. Además, se prepara un material cargado con un citotóxico, doxorubicina, capaz de matar las células cancerosas. Estudios previos de liberación controlada, muestran la ‘no’ liberación del colorante o el citotóxico en agua a pH 7.5, mientras que se observa liberación en presencia de una disolución acuosa de amilasas a pH 7.5 (capaces de hidrolizar los enlaces glicosídicos a1?4, que unen a las moléculas de glucosa presentes en el almidón). Debido a la presencia de amilasas en los lisosomas de las células, el nanodispositivo se utiliza para el estudio de la liberación controlada del colorante o del citotóxico en medio intracelular. Se utilizan las células tumorales HeLa y las células no tumorales LLC-PK1 para los ensayos de viabilidad del sólido cargado con el colorante, a través de los cuales se ha comprobado la ‘no’ toxicidad del material. La internalización en las células HeLa vía endocitosis, se confirma con microscopía confocal. Los procesos de endocitosis, dirigen a las nanopartículas a los lisosomas, donde el almidón se degrada, por la presencia de amilasas. La hidrólisis del polisacárido en el material cargado con el citotóxico se confirma por la notable muerte celular observada por microscopía confocal, al ser liberado el citotóxico en el interior de las células.
Por último, se sintetizan y caracterizan poliésteres que incluyen grupos azoicos en su estructura, para su posterior funcionalización en nanomateriales de sílice y su aplicación como ‘puertas nanoscópicas moleculares’. Debido al volumen de los poliésteres y de los grupos azóicos, se inhibe la liberación de la carga ocluida en el interior de los poros. La adición posterior de enzimas esterasas, presentes en los lisosomas y capaces de hidrolizar los poliésteres, permite la liberación del colorante ocluido en su interior. Se utilizan las células tumorales HeLa y las células tumorales MCF-7 para los ensayos de viabilidad, comprobándose la ‘no’ toxicidad del material. La internalización vía endocitosis y la liberación del colorante en las células HeLa, se confirma mediante microscopía confocal.