Inmovilización de Trastuzumab en hidróxidos dobles laminares de ZnAlGdDy

Abstract

Actualmente, el cáncer es uno de los principales problemas de salud a nivel mundial. En la búsqueda de tratamientos anticancerosos más eficientes, las nanopartículas de hidróxidos dobles laminares (HDLs) han sido ampliamente estudiados para el desarrollo de plataformas que permitan el diagnóstico y tratamiento dirigido del cáncer. En este trabajo, se reporta la preparación de HDLs ZnAlGdDy funcionalizados con doxorrubicina (DOX) y el anticuerpo trastuzumab, como una estrategia para la obtención de un nanosistema detectable por imagenología por resonancia magnética (IRM) y con citotoxicidad selectiva en células de cáncer HER2-positivo. La síntesis de HDLs ZnAlGdDy con diferentes concentraciones de lantánidos (Ln) fue explorada mediante el método de precipitación a pH variable. A partir de una concentración molar de Al = 0.75 y Ln = 0.25, se obtuvieron HDLs ZnAlGdDy con la composición metálica esperada. Una concentración nominal de Ln= 0.50 favoreció la síntesis de HDLs puros con el mayor contenido de Gd y Dy, a través de la sustitución parcial de zinc por los lantánidos. En estas condiciones, HDLs ZnAlGdDy intercalados con aniones carbonato fueron obtenidos como única fase cristalina con simetría romboédrica 3R. Una concentración molar de lantánidos mayor que 0.5 promueve la formación de compuestos amorfos como ZnO, debido a la incorporación ineficiente del zinc en las láminas. El efecto de contraste de los HDLs ZnAlGdDy preparados fue evaluado por MRI. De acuerdo con las imágenes ponderadas en T1 y T2, los HDLs Zn2.5Al0.75Gd0.125Dy0.125, Zn2.0Al0.75Gd0.125Dy0.125, y Zn2.0Al0.5Gd0.25Dy0.25 exhibieron mejor efecto de contraste que gadobutrol, un agente comercial. Además, la relaxividad longitudinal de los HDL analizados indicó que el contraste T1, generado por la presencia de gadolinio en las estructuras, depende del contenido de moléculas de agua y carbonatos interlaminares, y no de la concentración de Gd en las láminas. Mientras tanto, el contraste T2 aumentó proporcionalmente con el contenido de lantánidos en los HDLs ZnlGdDy y es atribuido, principalmente, al alto momento magnético del disprosio. Debido a un mejor efecto de contraste en IRM, el HDL Zn2.0Al0.5Gd0.25Dy0.25, con una relación r2/r1 de 22.5, fue usado para la preparación del nanosistema teranóstico propuesto. Para favorecer la inmovilización de trastuzumab sobre el HDL Zn2.0Al0.5Gd0.25Dy0.25, puntos de carbono (PC) funcionalizados en su superficie con grupos amino fueron preparados por acoplamiento térmico entre la lisina y el ácido cítrico. Los PC obtenidos exhibieron una florescencia máxima a los 515 nm al ser irradiados con luz de 420 nm. Estos PC y el fármaco antitumoral DOX fueron ensamblados en los HDLs ZnAlGdDy mediante el método de deposición coloidal. La conjugación de anticuerpo trastuzumab al HDL/DOX/PC obtenido fue realizado por un acoplamiento tio-eno, con 80%; de eficiencia; mientras que, en ausencia de los PC la eficiencia fue del 89%. De acuerdo con estos resultados, la inmovilización del anticuerpo sobre el HDL ocurrió por fisisorción. La internalización del HDL/DOX/PC en células MCF7 (HER2-negativo) fue monitoreada por microscopia de epifluorescencia debido, principalmente, por la fluorescencia roja intrínseca de DOX. Por lo tanto, el nanocompuesto propuesto inicialmente fue simplificado a HDL/DOX/trastuzumab, el cual fue preparado por deposición coloidal en un solo paso. La baja citotoxicidad del HDL Zn2.0Al0.5Gd0.25Dy0.25, fue confirmada en células MCF7, sugiriendo la prometedora aplicación del HDL como vehículo de fármacos. Además, a partir de los ensayos de citotoxicidad del HDL/DOX/trastuzumab se determinó que las propiedades de focalización pasiva del HDL mejoran la internalización del fármaco, ya que el HDL/DOX resultó 1.34 veces más tóxico que el fármaco libre. Finalmente, el HDL/DOX/trastuzumab fue analizado por IRM. Las relaxometrías muestran que el ensamble de DOX y el anticuerpo reducen el efecto de contraste del HDL precursor, lo cual podría deberse a que los compuestos limitan el acceso de las moléculas de agua a la esfera interna de los lantánidos. Los resultados de esta investigación muestran el uso prometedor de LDH Zn2.0Al0.5Gd0.25Dy0.25 como vehículo de drogas y agente de contraste en IRM. Además, este trabajo reveló que el método de deposición coloidal es la estrategia más simple, eficiente y barata para la inmovilización de anticuerpos en HDLs, lo que podría contribuir al diseño de metodologías terapéuticas más eficientes contra el cáncer