Nuevos tensioactivos catiónicos basados en ramnolípidos y aminoácidos: propiedades fisicoquímicas y biológicas

Abstract

La búsqueda de nuevos productos que sean multifuncionales, biocompatibles, biodegradables y que puedan alcanzar los objetivos económicos y ambientales establecidos en la actualidad se ha convertido en una cuestión no solo importante, sino que también esencial. Los avances recientes en la ciencia y la tecnología han otorgado a los biotensioactivos un papel más visible y predominante debido a que provienen de rutas de producción renovables basadas en microbios. De todas las variedades de microorganismos que producen estas sustancias, las especies del género Pseudomonas producen un tipo de glicolípidos típicamente llamados ramnolípidos (RLs). Recientemente, se están aplicando enfoques innovadores para mejorar la multifuncionalidad de estos ramnolípidos. El objetivo principal de esta memoria de tesis fue la modificación estructural de RLs convencionales para la obtención de RLs con carga positiva con el fin de conseguir nuevas moléculas que posean diferentes propiedades fisicoquímicas y biológicas de cara a ampliar el campo de aplicación de los precursores. Los resultados obtenidos indicaron que estos tensioactivos tienen la capacidad de formar agregados vesiculares a bajas concentraciones de estudio y son muy efectivos en reducir la tensión superficial del agua necesitando para ello poca cantidad de producto. Además, se observó que todos los tensioactivos obtenidos en este trabajo son fácilmente biodegradables en condiciones restrictivas, dando a entender que en el medio ambiente se degradarían con mayor facilidad. En esta memoria también se demostró que los nuevos ramnolípidos catiónicos derivados de arginina no solo presentan una actividad antimicrobiana a bajas concentraciones frente a los tres microorganismos representativos: bacterias, levaduras y protozoos, sino que también se observó que estos derivados consiguen desestructurar biofilms maduros de Candida spp. resistentes al fluconazol. Todos los ramnolípidos estudiados mostraron tener actividad antitumoral frente a líneas tumorales de mama, cuello uterino y piel. En general, son tensioactivos que presentan moderada citotoxicidad y actividad hemolítica. Se demostró que los ramnolípidos catiónicos derivados de lisina y arginina tienen la capacidad de compactar el ADN a bajas concentraciones y podrían ser estudiados como una alternativa futura para su aplicabilidad en el campo de la terapia génica. Como conclusión general, la combinación de un grupo de cabeza con carga positiva (aminoácidos) acoplada a los ramnolípidos (monoRL y Rlmezcla) permitieron la obtención de nuevos compuestos multifuncionales, de bajo coste económico, biocompatibles y biodegradables.

The search for new multifunctional, biocompatible and biodegradable products that could reach economic and environmental goals became nowadays a concern not only important, but also essential. Advances in science and technology allowed biosurfactants became more visible in this field due to its renewable production by using specific microbes. The species belonging to the genus Pseudomonas are able to producing a kind of glycolipids typically called rhamnolipids (RLs). Recently, numerous innovative approaches are being applied in order to improve the multifunctionality of these RLs. The main objective of this thesis report was to perform a structural modification of the conventional RLs in order to achieve positively charged RLs with the purpose of not only obtaining new molecules that possess different physicochemical and biological properties but also expanding their applications. Results showed that these surfactants are able to form vesicular aggregates at low study concentrations and are very effective and efficient in reducing the surface tension of the water. It can also be observed that all the surfactants obtained in this thesis are easily biodegradable in restrictive conditions, which means that they would be degraded in an easier way in the environment. Besides, in this report it was shown that the RLs arginine conjugates exhibited antimicrobial activity at low concentrations against the three studied representative microorganisms: bacteria, yeasts and protozoa. These derivatives were also found to be capable of deconstructing mature biofilms of Candida spp. resistant to fluconazole. All the studied RLs showed antitumor activity against cancerous lines of breast, cervix and skin tumours. In general, the surfactants exhibited a moderate cytotoxicity and hemolytic activity. On the other hand, it was demonstrated that lysine and arginine-derived cationic RLs have the ability to compact DNA at low concentrations. As a general conclusion, the combination of a group of a positively charged amino acid head coupled with rhamnolipids (monoRL y Rlmezcla) resulted in obtaining new multifunctional compounds of low economical cost, biocompatibles and biodegradables.