Funcionalización y caracterización de polisacáridos neutros con grupos catiónicos para la formación de complejos electrostáticos con proteínas aniónicas

Abstract

Los polisacáridos son polímeros de origen biológico que se caracterizan por ser biocompatibles, biodegradables y de bajo costo (Barclay et al., 2019; Wang et al., 2020). Como consecuencia de ello, tienen diversas aplicaciones en el área farmacéutica, destacando su uso como excipientes para el transporte de principios activos (Shariatinia, 2019). Para cumplir con esta función, los polisacáridos actúan como un medio de protección, de tal manera que las moléculas que transportan puedan llegar hasta su sitio de acción sin ser degradadas por el organismo ni causar efectos adversos por haberse liberado en sitios indeseados. Un grupo de moléculas que pueden ser transportadas por los polisacáridos son las proteínas. Se trata de macromoléculas que pueden ser utilizadas para el tratamiento de enfermedades, pero que requieren de un acarreador para llegar hasta las células diana en el organismo y cumplir su objetivo terapéutico (Leader et al., 2008; Yu et al., 2016). Las proteínas poseen una carga neta positiva o negativa, la cual varía con el pH. Debido a esto, se han propuesto complejos polielectrolíticos (PECs), los cuales se forman mediante interacciones electrostáticas entre las proteínas y los polielectrolitos de cargas opuestas, de manera que estos últimos actúan como transportadores para las proteínas (Cooper et al., 2005). Entre los polisacáridos que son polielectrolitos, el quitosano es el único que cuenta con carácter catiónico, por lo que ha sido empleado como acarreador de proteínas que son aniónicas en condiciones fisiológicas (como la insulina y la proteína de suero bovino, abreviada BSA) mediante la formación de PECs (Barbari et al., 2018; Calvo et al., 1997; X. Zou et al., 2015). No obstante, este polisacárido presenta algunas desventajas, como su solubilidad en medio ácido y que presenta una alta densidad de cargas. Por ello, como alternativa al uso del quitosano, se ha propuesto la funcionalización de polisacáridos neutros utilizando grupos catiónicos (Barthold et al., 2016; Jain et al., 2008; Jelkmann et al., 2018, 2019). En este proyecto, se trabajó con diferentes rutas de funcionalización de almidón, maltodextrina, inulina e hidroxipropilcelulosa con grupos amino protonables. El objetivo de esta síntesis fue crear derivados catiónicos de los polisacáridos utilizados. Con ellos, se estudió la formación de PECs con BSA como proteína modelo, con la mira hacia el diseño de un acarreador de proteínas aniónicas.