Universitat Ramon Llull
Universitat Ramon Llull. IQS
L’ús de nanopartícules polimèriques s’ha postulat com una alternativa prometedora que permet l’alliberació controlada en el temps i en l’espai de principis actius làbils, fet que suposa avantatges terapèutics significatius respecte la medicina actual. Aquest fet esdevé de gran interès per a patologies en les que les condicions d’administració són complexes, com en el cas de les malalties cardiovasculars, on els elevats fluxos de sang dificulten l’alliberació de molècules terapèutiques en el teixit dels vasos. En aquesta tesi, amb l’objectiu de mitigar les metal·loproteïnases de tipus 2 de la matriu extracel·lular de la paret de l’aorta sobreexpresades en els aneurismes d’aorta abdominal, s’han desenvolupat dues estratègies innovadores diferents basades en l’ús de nanopartícules polimèriques que permeten realitzar teràpia farmacològica i teràpia basada en ARN. Pel que fa a la teràpia farmacològica, per mitjà de la modificació química de l’àcid poli (làctic-co-glicòlic) amb pèptids capaços de internalitzar dins les cèl·lules i mitjançant nous mètodes desenvolupats basats en emulsions dobles, s’han formulat nanopartícules polimèriques encapsulant un nou candidat reposicionat per aquesta patologia, la Doxiciclina. Aquestes nanopartícules confereixen una protecció del fàrmac davant la degradació espontània del fàrmac, reduint-ne la generació de productes de degradació sense activitat farmacològica. S’han aconseguit elevades eficiències d’encapsulació, biocompatibilitat i alta efectivitat davant les metal·loproteïnases de tipus 2. Per potenciar l’alliberació local, aquestes nanopartícules s’han adherit en les microfibres de poli-(caprolactona) del AX-GEN-01, un dispositiu mèdic biodegradable que potencia la regeneració del teixit de l’aorta. El sistema obtingut permet una alliberació local i sostinguda de les nanopartícules carregades amb Doxiciclina capaç de reduir la concentració de les metal·loproteïnases, revertint la condició patològica. Finalment, pel que fa a la teràpia basada en ARN, s’ha demostrat la modulació de les proteïnes alterades en l’aneurisma d’aorta abdominal administrant ARNm codificant per TIMP-3, un dels principals inhibidors de les metal·loproteïnases de tipus 2. Així com, també s’ha realitzat teràpia combinada amb microRNA-21 per promoure la migració cel·lular en el dispositiu mèdic i afavorir la regeneració del teixit malmès de l’aorta reduint la proteïna PTEN. L’administració d’ambdós materials genètics mitjançant l’ús de nanopartícules de poli-(beta-aminoester), modificat amb pèptids catiònics que potencien la transfecció ha demostrat un augment dels nivells de TIMP-3 mitjançant l’ús de ARNm, i una reducció de PTEN mitjançant l’administració de microARN-21. En conclusió, s’ha demostrat l’efectivitat de les dues estratègies desenvolupades en aquesta tesi mitjançant l’ús de partícules polimèriques biodegradables, amb capacitat de controlar l’alliberament de molècules terapèutiques, el que permet modular les proteïnes alterades en l’aneurisma d’aorta abdominal, i poden administrar-se de forma local gràcies al dispositiu mèdic AX-GEN-01.
El uso de nanopartículas poliméricas se ha postulado como una alternativa prometedora que permite la liberación controlada en el tiempo y en el espacio de principios activos lábiles, lo que supone ventajas terapéuticas significativas respecto a la medicina actual. Este hecho resulta de gran interés para patologías en las que las condiciones de administración son complejas, como en el caso de las enfermedades cardiovasculares, donde los elevados flujos sanguíneos dificultan la liberación de moléculas terapéuticas en el tejido de los vasos sanguíneos. En esta tesis, con el objetivo de mitigar las metaloproteinasas de tipo 2 de la matriz extracelular de la pared de la aorta, sobreexpresadas en los aneurismas de aorta abdominal, se han desarrollado dos estrategias innovadoras diferentes basadas en el uso de nanopartículas poliméricas que permiten realizar terapia farmacológica y terapia basada en ARN. En cuanto a la terapia farmacológica, mediante la modificación química del ácido poli (láctico-co-glicólico) con péptidos capaces de internalizar dentro de las células y mediante nuevos métodos desarrollados basados en emulsiones dobles, se han formulado nanopartículas poliméricas encapsulando un nuevo candidato reposicionado para esta patología, la Doxiciclina. Estas nanopartículas confieren una protección del fármaco ante la degradación espontánea, reduciendo la generación de productos de degradación sin actividad farmacológica. Se han logrado elevadas eficiencias de encapsulación, biocompatibilidad y alta efectividad ante las metaloproteinasas de tipo 2. Para potenciar la liberación local, estas nanopartículas se han adherido en las microfibras de poli-(caprolactona) del AX-GEN-01, un dispositivo médico biodegradable que potencia la regeneración del tejido de la aorta. El sistema obtenido permite una liberación local y sostenida de las nanopartículas cargadas con Doxiciclina capaz de reducir la concentración de las metaloproteinasas, revirtiendo la condición patológica. Finalmente, en cuanto a la terapia basada en ARN, se ha demostrado la modulación de las proteínas alteradas en el aneurisma de aorta abdominal administrando ARNm codificante para TIMP-3, uno de los principales inhibidores de las metaloproteinasas de tipo 2. Así como también se ha realizado terapia combinada con microRNA-21 para promover la migración celular en el dispositivo médico y favorecer la regeneración del tejido dañado de la aorta reduciendo la proteína PTEN. La administración de ambos materiales genéticos mediante el uso de nanopartículas de poli-(beta-aminoéster), modificadas con péptidos catiónicos que potencian la transfección, ha demostrado un aumento de los niveles de TIMP-3 mediante el uso de ARNm, y una reducción de PTEN mediante la administración de microARN-21. En conclusión, se ha demostrado la efectividad de las dos estrategias desarrolladas en esta tesis mediante el uso de partículas poliméricas biodegradables, con capacidad de controlar la liberación de moléculas terapéuticas, lo que permite modular las proteínas alteradas en el aneurisma de aorta abdominal, y pueden administrarse de forma local gracias al dispositivo médico AX-GEN-01.
The use of polymeric nanoparticles has been proposed as a promising alternative that allows for controlled release of labile active principles over time and space, providing significant therapeutic advantages over current medicine. This is of great interest for conditions with complex administration requirements, such as cardiovascular diseases, where high blood flows hinder the release of therapeutic molecules into vessel tissues. In this thesis, with the aim of mitigating type 2 matrix metalloproteinases overexpressed in abdominal aortic aneurysms, two different innovative strategies based on the use of polymeric nanoparticles have been developed to perform pharmacological therapy and RNA-based therapy. Regarding pharmacological therapy, through chemical modification of poly (lactic-co-glycolic acid) with peptides capable of internalizing into cells and using novel developed methods based on double emulsions, polymeric nanoparticles encapsulating a novel repositioned candidate for this condition, Doxycycline, have been formulated. These nanoparticles provide drug protection against spontaneous degradation, reducing the generation of degradation byproducts without pharmacological activity. High encapsulation efficiencies, biocompatibility, and high effectiveness against type 2 metalloproteinases have been achieved. To enhance local release, these nanoparticles have been attached to the poly-(caprolactone) microfibers of AX-GEN-01, a biodegradable Medical Device that enhances aortic tissue regeneration. The resulting system allows for local and sustained release of Doxycycline-loaded nanoparticles capable of reducing metalloproteinase concentrations, reversing the pathological condition. Finally, regarding RNA-based therapy, modulation of altered proteins in abdominal aortic aneurysms has been demonstrated by administering mRNA encoding TIMP-3, a major inhibitor of type 2 metalloproteinases. Additionally, combined therapy with microRNA-21 has been performed to promote cell migration in the Medical Device and facilitate regeneration of damaged aortic tissue by reducing PTEN protein. Administration of both genetic materials using poly-(beta-aminoester) nanoparticles, modified with cationic peptides that enhance transfection, has shown an increase in TIMP-3 levels using mRNA and a reduction in PTEN using microRNA-21. In conclusion, the effectiveness of both strategies developed in this thesis has been demonstrated using biodegradable polymeric particles, capable of controlling the release of therapeutic molecules, allowing for modulation of altered proteins in abdominal aortic aneurysms, administered locally thanks to the AX-GEN-01 Medical Device.
Drug loaded nanoparticles; Drug Delivery Systems; Polymeric nanoparticles; pBAE nanoparticles; mRNA therapy; microRNA therapy; mRNA/microRNA nanoparticles; Drug eluting Medical Device; W/O/W Double emulsions; PLGA nanoparticles
573 - Biologia general i teòrica; 615 - Farmacologia. Terapèutica. Toxicologia. Radiologia; 616.1 - Patologia del sistema circulatori, dels vasos sanguinis. Trastorns cardiovasculars
Ciències naturals, químiques, físiques i matemàtiques
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
