Study and development of self-propelled nanomotors for anti-inflammatory therapy

Abstract

[ES] La inflamación es la respuesta natural y esencial del organismo a las señales derivadas del daño tisular o de una infección patógena. La inflamación, que se produce tras una lesión o infección, favorece el restablecimiento de la homeostasis al defender al huésped frente a patógenos exógenos y curar el tejido dañado. Suele producirse como una secuencia de acontecimientos, empezando por una fase de inducción rápida, que da lugar a una respuesta proinflamatoria, seguida gradualmente por una fase de resolución. Por lo tanto, la inflamación es crucial para la cicatrización de las heridas. Sin embargo, si esta respuesta bien orquestada se desregula, la inflamación puede volverse incontrolada o crónica, lo que en última instancia puede conducir al desarrollo y la progresión de diversas enfermedades, como el cáncer, la obesidad, la sepsis y las enfermedades cardiovasculares, neuronales y autoinmunes. Uno de los principales actores implicados en la inflamación crónica son los macrófagos, concretamente los macrófagos proinflamatorios de tipo M1. Estas células participan en la defensa del huésped destruyendo e ingiriendo sustancias nocivas para limitar los daños al organismo. Ejercen sus funciones proinflamatorias produciendo altos niveles de citocinas proinflamatorias, especies reactivas de oxígeno (ROS), óxido nítrico sintasa inducible (INOS), ciclooxigenasa (COX)-2 y especies reactivas de hidrógeno (H2O2). Por tanto, una de las formas de abordar el problema de la inflamación crónica podría ser intervenir sobre este tipo celular, aprovechando su función principal, la internalización de cuerpos extraños. Se han propuesto nuevos métodos de administración de fármacos basados en nanopartículas como sistemas adecuados de administración controlada, que pueden proporcionar una liberación sostenida y mejorar la especificidad de la diana, la semivida del fármaco y la difusión. En este sentido, las nanopartículas con movimiento activo (nanomotores) en respuesta a la catálisis de distintos combustibles, como el H2O2, son una herramienta prometedora para administrar fármacos en zonas enfermas de difícil acceso. Sin embargo, la mayoría de los nanodispositivos utilizan altas concentraciones de combustibles tóxicos y exógenos, lo que limita su aplicación 4 en el campo biomédico. Por eso, es interesante estudiar y desarrollar nanomotores autopropulsados por sustancias endógenamente presentes a altas concentraciones, como el H2O2, en las áreas terapéuticamente relevantes

[EN] Inflammation is the body’s natural and essential response to signals arising from tissue damage or pathogenic infection. Inflammation, which follows injury or infection, promotes the return of homeostasis by defending the host against exogenous pathogens and by healing damaged tissue. Inflammation usually occurs as a sequence of events, starting with a rapid induction phase, which leads to a pro-inflammatory response, gradually followed by a resolution phase. Therefore, inflammation is crucial to wound healing. However, if this wellorchestrated response is dysregulated, inflammation may become uncontrolled or chronic, which can ultimately lead to the development and progression of various inflammatory diseases, such as cancer, obesity, sepsis, cardiovascular, neuronal and autoimmune diseases. One of the main players involved in chronic inflammation are macrophages, specifically proinflammatory M1-type macrophages. These cells participate in host defence by destroying and ingesting harmful substances to limit damage to the organism. They exert their proinflammatory functions by producing high levels of proinflammatory cytokines, reactive oxygen species (ROS), inducible nitric oxide synthase (INOS), cyclooxygenase (COX)-2, and reactive nitrogen species (H2O2). Therefore, one of the ways to deal with the problem of chronic inflammation could be to intervene on this cell type, taking advantage of its main function, the internalisation of foreign bodies. Novel drug delivery methods based on nanoparticles have been proposed as suitable drug delivery systems, which can provide sustained release and improves target specificity, drug half-life and diffusion. In this sense, self-propelled nanoparticles with active movement (nanomotors) in response to catalysis of different fuels such as H2O2 are a promising tool to deliver drugs to hard-to-reach diseased areas. However, most nanodevices use high concentrations of toxic and exogenous fuels, which limits their application in the biomedical field. 6 For this reason, it is interesting to study and develop nanomotors powered by endogenously present substances at high level such as H2O2 in the therapeutically relevant areas