Diseño de un sistema de liberación controlada basado en puertas moleculares con actividad antimicrobiana

Abstract

[ES] Las partículas de sílice mesoporosa presentan hoy en día un gran número de aplicaciones en el mundo de la nanotecnología, siendo el desarrollo de nuevos sistemas de encapsulación y liberación controlada uno de los principales focos de interés. Los sistemas de encapsulación basados en sílice mesoporosa poseen varios componentes: el soporte poroso inorgánico, el compuesto bioactivo encapsulado y la puerta molecular, la cual permite la liberación sostenida y controlada. El objetivo de este trabajo es desarrollar un sistema liberación controlada en el cual la molécula anclada sobre la superficie, además de actuar como puerta molecular, presente actividad antimicrobiana. Para ello, se han empleado partículas mesoporosas de óxido de silicio MCM-41 cargadas con Rodamina B como molécula encapsulada y quitosano de alto y bajo peso molecular como puerta molecular. Para comprobar las propiedades antimicrobianas del quitosano libre y anclado sobre la superficie de las partículas MCM-41, se llevaron a cabo ensayos de susceptibilidad antimicrobiana frente a Escherichia coli. Los resultados demuestran que el quitosano tiene la capacidad de inhibir la liberación de la Rodamina B a pH ácido y liberarla a pH neutro, demostrando la capacidad del quitosano para actuar como puerta molecular de estímulo pH. Además, los ensayos microbiológicos realizados demuestran que incluso anclado a las partículas, el quitosano posee cierta actividad antimicrobiana. Por tanto, se confirma que el quitosano podría utilizarse en el desarrollo de un sistema de liberación controlada con doble función antimicrobiana ejercida tanto por el cargo como por la puerta molecular.

[EN] Nowadays mesoporous silica particles present a large number of applications in the world of nanotechnology, being the development of new encapsulation and controlled release systems one of the main focuses of interest. Mesoporous silica-based encapsulation systems have several components: the inorganic porous support, the encapsulated bioactive compound and the molecular gate, which allows a sustained and controlled release. The objective of this work was to develop a controlled release system in which the molecule anchored on the surface, in addition to act as a molecular gate, presents antimicrobial activity. To this end, mesoporous silica particles MCM41 loaded with rhodamine B as an encapsulated molecule and chitosan as a molecular gate. The results show that chitosan has the ability to inhibit the release of rhodamine B at acidic pH and release it at neutral pH, demonstrating the ability of chitosan to act as a pH-responsive molecular gate. In addition, the displayed microbiological tests show that chitosan has some antimicrobial activity test against Escherichia coli, even anchored to the particles. Therefore, it is confirmed that chitosan could be used in the development of a controlled release system with dual antimicrobial function exerted by both the cargo and the molecular gate.

[CA] Les partícules de sílice mesoporosa presenten avui dia un gran nombre d'aplicacions en el món de la nanotecnologia, sent el desenvolupament de nous sistemes d'encapsulació i alliberament controlat un dels principals focus d'interès. Els sistemes d'encapsulació basats en sílice mesoporosa posseeixen diversos components: el suport porós inorgànic, el compost bioactiu encapsulat i la porta molecular, la qual permet l'alliberament sostingut i controlat. L'objectiu d'aquest treball és desenvolupar un sistema d’alliberament controlat en el qual la molècula ancorada sobre la superfície, a més d'actuar com a porta molecular, presente activitat antimicrobiana. Per a això s'han emprat partícules mesoporoses d'òxid de silici MCM-41 carregades amb Rodamina B com a molècula encapsulada i quitosà com a porta molecular. Els resultats demostren que el quitosà té la capacitat d'inhibir l'alliberament de la Rodamina B a pH àcid i alliberar-la a pH neutre, demostrant la capacitat del quitosà per actuar com a porta molecular d'estímul pH. A més, els assajos microbiològics realitzats demostren que fins i tot ancorat a les partícules, el quitosà posseeix certa activitat antimicrobiana enfront d’Escherichia coli. Per tant, es confirma que el quitosà podria utilitzarse en el desenvolupament d'un sistema d'alliberament controlat amb doble funció antimicrobiana exercida tant pel càrrec com per la porta molecular.