Desarrollo de nanopartículas de silicio poroso para aplicaciones de carga-liberación de medicamentos

Abstract

[ES] Los materiales porosos han despertado un gran interés recientemente por las atrayentes ventajas que ofrecen, como por ejemplo su gran relación superficie-volumen, la capacidad de cargarlos con distintas sustancias, o la posibilidad de obtener elementos de una mayor ligereza. Una de las principales aplicaciones de dichos materiales es la liberación controlada de, por ejemplo, medicamentos.

En este contexto, en el presente Trabajo Fin de Máster se plantea el desarrollo de nanopartículas de silicio poroso para su uso como nanosistemas de carga-liberación. En la actualidad, el desarrollo de biosensores fotónicos basados en capas planares de silicio poroso ha sido ampliamente estudiado y analizado en el NTC. En consecuencia, el objetivo es adaptar ese proceso de fabricación para obtener nanopartículas de silicio poroso que puedan ser utilizadas en aplicaciones de liberación controlada de fármacos. Para ello, las nanopartículas serán funcionalizadas, cargadas con una determinada sustancia y cerradas mediante puertas moleculares específicas.

La sustancia a cargar podrían ser diferentes especies químicas como un determinado medicamento. Así, las nanopartículas podrán introducirse en el organismo de un paciente para que de forma selectiva actúe sobre un determinado objetivo, por ejemplo, células tumorales. En dicho momento, las puertas moleculares se abrirán y liberarán el fármaco justo en el sitio donde deben actuar para aumentar su eficacia y reducir los efectos secundarios. Teniendo en cuenta lo expuesto, se desarrollarán las nanopartículas de silicio poroso con las características apropiadas, se llevará a cabo su caracterización y se realizarán distintos ensayos de carga-liberación y de validación in vitro.

[EN] Porous materials have recently attracted a great deal of interest due to the interesting advantages they offer, such as their high surface-to-volume ratio, the ability to load them with different substances, or the possibility of obtaining lighter elements. One of the main applications of such materials is the controlled delivery of, for example, drugs.

In this context, the present Master's Thesis is focused on the development of porous silicon nanoparticles for use as charge-release nanosystems. Currently, the development of photonic biosensors based on planar layers of porous silicon has been extensively studied and analysed at the NTC. Consequently, the aim is to adapt this fabrication process to obtain porous silicon nanoparticles that can be used in controlled drug release applications. For this purpose, the nanoparticles will be functionalised, loaded with a given substance and gated by specific molecular gates.

The substance to be loaded could be different chemical species such as a particular drug. Thus, nanoparticles could be introduced into a patient's organism to selectively act on a particular target, for example tumour cells. At that point, the molecular gates will open and release the drug exactly where it needs to act in order to increase its eficacy and reduce side effects. With this in mind, porous silicon nanoparticles with the appropriate characteristics will be developed, characterised, and various loading-release and in vitro validation tests will be performed.

[CA] Els materials porosos han despertat un gran interés recentment per els interessants avantatges que ofereixen, com ara la seua gran relació superfície-volum, la capacitat de carregar-se amb diferents substàncies, o la possibilitat d'obtenir elements d'una major lleugeresa. Una de les principals aplicacions d'aquests materials és l'alliberament controlat de, per exemple, medicaments. En aquest context, en el present Treball Fi de Màster es planteja el desenvolupament de nanopartícules de silici porós per al seu ús com a nanosistemes de càrrega-alliberament. En l'actualitat, el desenvolupament de biosensors fotònics basats en capes planars de silici porós ha estat àmpliament estudiat i analitzat en el NTC. En conseqüència, l'objectiu és adaptar aquest procés de fabricació per obtenir nanopartícules de silici porós que puguen ser utilitzades en aplicacions d'alliberament controlat de fàrmacs. Per a això, les nanopartícules seran funcionalitzades, carregades amb una determinada substància i tancades mitjançant portes moleculars especí ques. La substància a carregar podrien ser diferents espècies químiques com un determinat medicament. Així, les nanopartícules poden introduir-se en l'organisme d'un pacient perquè de forma selectiva actue sobre un determinat objectiu, per exemple, cèl·lules tumorals. En aquest moment, les portes moleculars s'obriran i alliberaran el fàrmac just al lloc on han d'actuar per augmentar la seua e càcia i reduir els efectes secundaris. Tenint en compte el que s'ha exposat, es desenvoluparan les nanopartícules de silici porós amb les característiques apropiades, es durà a terme la seua caracterització i es realitzaran diferents assajos de càrrega-alliberament i de validació in vitro.