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    Estudio de la formación y agregación de nanopartículas de oro mediante técnicas ópticas y electroquímicas
    (Universidad de Murcia, 2024-12-05) Almagro Gómez, Carmen María; Hernández Cifre, José Ginés; Ortuño Sánchez-Pedreño, Joaquín Ángel; Escuela Internacional de Doctorado
    Esta Tesis Doctoral tiene dos objetivos principales: 1) El estudio de la cinética de agregación de nanopartículas de oro en suspensión cuando varía la fuerza iónica y el tamaño de los iones salinos y cuando se agregan determinados polímeros que pueden interactuar con las nanopartículas. 2) El diseño de sensores electroquímicos que permitan monitorizar la formación de nanopartículas de oro a partir de una sal de oro precursora. La Tesis está estructurada en cinco capítulos: el primero presenta los fundamentos teóricos y la metodología utilizada, los dos siguientes muestran los resultados relacionados con el estudio de la cinética de agregación de nanopartículas de oro en diversas condiciones, el cuarto se centra en el diseño de sensores electroquímicos para monitorizar la desaparición de iones de oro, y el quinto y último recoge las conclusiones de la Tesis. Durante el desarrollo de esta Tesis se han utilizado dos técnicas instrumentales para caracterizar la agregación de nanopartículas de oro: la dispersión dinámica de luz, que permite obtener la distribución de tamaños en una suspensión coloidal, y la espectroscopía ultravioleta-visible, que permite obtener el pico de plasmón característico de nanopartículas metálicas. Además, también se utilizó la microscopía de transferencia de electrones para obtener imágenes de las nanopartículas. Por otro lado, se utilizó la técnica de potenciometría para el desarrollo de electrodos selectivos de tetracloroaurato(III). Las nanopartículas de oro recubiertas con citrato (Ct-AuNPs) poseen carga eléctrica negativa en su superficie, lo que provoca su repulsión cuando se aproximan en el espacio. Cuando se añade un electrolito, los contraiones de éste neutralizan dichas cargas y provocan la agregación de las Ct-AuNPs. En el Capítulo 2 se estudió la estabilidad y la cinética de agregación de estas Ct-AuNPs cuando a una suspensión se le adiciona alguna de las siguientes sales: cloruro de tetrabutilamonio, cloruro de tetrapropilamonio y cloruro de tetraetilamonio. Los resultados obtenidos demuestran que los cationes grandes de estas sales producen una rápida agregación que es más notable cuanto mayor es el tamaño de dicho catión, lo que puede atribuirse a la disminución de la hidratación conforme aumenta el tamaño del catión. El mayor efecto desestabilizador conforme aumenta el tamaño de los cationes concuerda con la serie directa de Hofmeister. En el Capítulo 3, se estudió la influencia que sobre la agregación de Ct-AuNPs tiene la presencia del copolímero termosensible cloruro de poli(N-isopropilacrilamida)-bloque-poli(3-acrilamidopropil) trimetilamonio o PNIPAAM48-b-PAMPTMA6(+) que es de naturaleza catiónica por lo que tiene facilidad para interaccionar con la superficie de las Ct-AuNPs. Para ello, se caracterizó el “nanocomposite” resultante de la combinación de Ct-AuNPs con el copolímero y se comprobó la gran capacidad de este copolímero para evitar la agregación cuando la fuerza iónica del medio es elevada. Además, se determinó la influencia de la temperatura en la conformación del copolímero y en el “nanocomposite”, encontrándose que el copolímero evita la agregación independientemente de la temperatura. Por último, el Capítulo 4 recoge el trabajo realizado para construir tres electrodos selectivos para el anión tetracloroaurato(III) que han permitido efectuar la monitorización potenciométrica de la reacción de reducción de dicho anión. Para ello, se construyeron tres membranas de cloruro de polivinilo plastificadas que contenían cloruro de tridodecilmetilamonio como intercambiador de aniones. Los electrodos construidos se utilizaron para la monitorización potenciométrica de la reacción de reducción de tetracloroaurato(III) por hidroxilamina catalizada por yoduro en medio ácido. A partir de los resultados obtenidos, se ha propuesto un mecanismo para esta reacción. El desarrollo de electrodos selectivos para el anión tetracloroaurato(III) podría permitir la monitorización de las reacciones de reducción de tetracloroaurato(III) que dan lugar a la formación de nanopartículas de oro.
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    Síntesis y caracterización de nanopartículas de fibroína de seda para el transporte de fármacos
    (Universidad de Murcia, 2021-06-02) Carissimi Nacaratto, Guzmán Augusto; Víllora Cano, Gloria; García Montalbán, Mercedes; Escuela Internacional de Doctorado
    La academia y la industria han conseguido avances extraordinarios en una gran variedad de áreas debido al desarrollo de la nanotecnología y el control de estructuras a niveles nanoscópicos. Particularmente, en el campo de la medicina, la nanotecnología tiene el potencial de generar un impacto significativo en la salud humana pudiendo mejorar el diagnóstico, la prevención y el tratamiento de enfermedades. En este campo, la nanotecnología busca encapsular fármacos y/o compuestos trazadores en nanopartículas con el fin de aumentar la eficacia de los mismos al permitir un suministro directo en tejidos diana; al mismo tiempo que reducen su toxicidad evitando la acumulación y los consiguientes efectos secundarios en tejidos sanos. La encapsulación de fármacos también permite su liberación controlada pudiendo así evitar máximos de concentraciones elevadamente dañinas o subterapéuticas. Sumado a esto, las nanopartículas han demostrado ser de gran valor en el transporte de fármacos con baja solubilidad en agua; el cual resulta ser el principal problema a la hora de introducir nuevos medicamentos al mercado debido a que este hecho limita su biodisponibilidad en el organismo. La fibroína de seda del gusano de seda de la especie Bombyx mori es un polímero natural, proteico, que presenta una interesante combinación de propiedades mecánicas, tales como flexibilidad y resistencia que aún son difíciles de conseguir con polímeros sintéticos. Además, la fibroína es biodegradable y biocompatible, lo que la convierte en un excelente material para la producción de nanopartículas para la administración de fármacos. Las nanopartículas de fibroína de seda son capaces de cargar una amplia variedad de compuestos terapéuticos y diversas macromoléculas, penetrar membranas biológicas y ser modificadas químicamente para ampliar su funcionalidad. Si bien la notable resistencia mecánica de la fibroína es una de las propiedades atractivas del biomaterial, el proceso de síntesis de nanopartículas se encuentra obstaculizado por su elevada estabilidad. Un método reciente, desarrollado por el Grupo de Investigación en el que se ha realizado la presente tesis doctoral, basado en la utilización de líquidos iónicos para disolver la fibroína nativa, ha permitido la producción de nanopartículas en un proceso fácil y escalable a la industria. El proceso de síntesis de nanopartículas de fibroína de seda consta de varias etapas. En primer lugar, se lleva a cabo la purificación de la fibroína, mediante la eliminación de la sericina (método conocido como desgomado). En segundo lugar, la fibroína debe ser disuelta en sus unidades monoméricas y, por último, ésta es regenerada en forma de nanopartículas. Cada uno de estos procesos puede tener efectos significativos en la estructura secundaría de la proteína y dadas las implicaciones que ésta tiene en la resistencia, degradabilidad y biocompatibilidad del producto final, su estudio resulta indispensable. Por otro lado, para la correcta administración de dosis terapéuticas, los fármacos cargados en las nanopartículas deben ser cuantificados con precisión. Hasta la fecha, dos enfoques son utilizados principalmente para esta tarea. Los cuales están basados en una medición directa o indirecta del contenido de carga de fármaco en la nanopartícula. Sin embargo, ambos adolecen de las ineficiencias de la extracción del fármaco y del proceso de separación sólido-líquido, así como de errores de dilución. Dadas las consideraciones anteriores, esta Tesis doctoral se centra en el estudio de las nanopartículas de fibroína de seda como nanotransportadores de fármacos, su proceso de síntesis utilizando líquidos iónicos, la caracterización de la estructura secundaría de la proteína durante todo el proceso de síntesis y la cuantificación de la cantidad de fármaco cargado en las nanopartículas.