UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Nanoencapsulación de principios activos con aplicaciones en Biología y Medicina Sergio A. Galindo Rodríguez 1ª Reunión de la Red Nanociencias y Nanotecnología Santiago de Querétaro, Querétaro 1-3 junio 2011

Formas farmacéuticas convencionales . . . Concentración plasmática del fármaco Tiempo Intervalo tóxico Intervalo terapéutico Intervalo subterapéutico

Sistemas de liberación controlada . . . Time Intervalo tóxico Intervalo terapéutico Intervalo subterapéutico A) y B) Sistemas de liberación C) Formas farmacéuticas controlada convencionales Concentración plasmática del fármaco

Sistemas de liberación nanoparticulados . . .

Nanopartículas como sistemas de liberación de fármacos: aspectos biológicos Tamaño submicrónico - transporte a través de capilares - extravascularización - internalización celular Gran área superficial específica - contacto íntimo con el sustrato biológico - incorporación de moléculas biológicamente activas (ciblaje activo)

Nanopartículas como sistemas de liberación de fármacos: aspectos biológicos Composición polimérica variable - modulación de bioadhesión, biocompatibilidad, biodistribución biodegradación, bioreconocimiento Estado sólido y multiparticulado - distribución uniforme sobre el sustrato biológico (e.g. Tracto GI) - protección del fármaco durante su tránsito en el organismo

Proyectos en la FCB-UANL ... Area de investigación en la Salud: Encapsulación de antimicrobianos: Antimicóticos Antituberculosos Area de investigación en Biología: Formulación de bioinsecticidas, extractos de plantas y nutrientes escenciales

Estudios de preformulación (fármacos, nutrientes, péptidos, insecticidas, extractos vegetales) Preparación de nanopartículas poliméricas Caracterización de las formulaciones NP-activo Fisicoquímica (MEB, TEM, AFM, DSC, TGA, Esp-IR ) “Farmacéutica” (tamaño, potencial zeta, liberación activo) Evaluaciones biológicas (in vitro, in vivo) actividad biológica y estudios de toxicidad

Evaluación de la Actividad Antimicrobiana de Clotrimazol Incorporado en Nanopartículas Poliméricas

Preparación de nanopartículas por nanoprecipitación

Nanopartículas con clotrimazol Diámetro de partícula = 120 nm Indice de polidispersidad = 0.168 Morfología (TEM) % de encapsulación = 5.7 % % de eficiencia de encapsulación = 65.4 % Nanopartículas con clotrimazol

Evaluación de la actividad antimicótica sobre Candida albicans Turbidimetría clotrimazol libre 6 µg/mL C. albicans 10 8 6 4 2 Medio SAB µg/mL Penicilindros clotrimazol libre

Horas de preliberación Actividad antimicótica determinada por el método de turbidimetría de clotrimazol liberado de NPs contra C. albicans. Determinación en función del tiempo de liberación y concentración de clotrimazol. Conc. (μg//mL) Horas de preliberación 24 48 72 96 120 4 ++++ +++ ++ + 6 8 - 10 12 C. albicans NPs. s/Clt** ++++ Crecimiento normal +++ Inhibición parcial ++ Inhibición moderada + Inhibición significativa - Inhibición total

Determinación del Nivel de Penetración en Piel de Cerdo de Clotrimazol Incorporado en Nanopartículas Poliméricas PT 3 h Piel Celda de Franz

Estudio de permeación transdérmica de las formulaciones NP-clotrimazol

Permeación transdérmica de las formulaciones NP-clotrimazol: estandarización de la técnica de tape stripping

Permeación transdérmica de la formulación de NP-clotrimazol

Cáncer de piel: Degeneración de las células a un estado maligno. Nanopartículas con antioxidantes para aplicación dérmica UV-A UV-B UV-C Cáncer de piel: Degeneración de las células a un estado maligno. Regiones UV son 3, las que nos generan más interés en este momento son la A y la B que son las que penetran la capa de ozono y son las principales causantes de inmunosupresión, fotoenvejecimiento celular, cataratas oculares, mutaciones y neoplasias cutáneas que es la degeneración celular favoreciendo su proliferación ya sea a un estado benigno o maligno. Si la degeneración celular se produce hacia un estado maligno, se desencadena la formación de cáncer de piel. La incidencia de esta enfermedad ha aumentado en los últimos años y se ha visto claramente relacionada con reportes que indican la disminución en el grosor de la capa de ozono, lo que está permitiendo que la radiación UV penetre en mayor concentración. En el 2005….. Debido a que el proyecto se centra en una aplicación dérmica, les voy a dar una breve explicación sobre la piel. 2005. Incidencia Mundial 66,000 muertes por año 2008. Cáncer de piel continúa con el 2° lugar de incidencia en México 2001. Cáncer de piel 2° lugar de incidencia México 19

Amortiguador de Fosfatos-Salino (0.8%) Estudio de permeación de las formulaciones de nanocápsulas de caprolactona con carvacrol Cromatografía de gases Sistemas: Carvacrol emulsión Carvacrol-NP Piel Celda de Franz PT 3 h Amortiguador de Fosfatos-Salino (0.8%) pH 7.4 a 37°C Dermatocinética: Permeación a dif. tiempos: 1, 2 y 3 h. en la piel. Al final, después de 3 h se recupera la fase receptora y se analiza por gases. Tape stripping para análisis de las nanos (carvacrol) en la superficie de la piel. Transcurrido el tiempo, se analiza la sol’n receptora, por otra parte, se analiza la cantidad de carvacrol que se queda en la membrana. Control: Permeación con NP Blanco (no cargadas) Permeación con carvacrol libre

Permeación transdérmica de las formulaciones NP-clotrimazol: estandarización de la técnica de tape stripping

Efecto sobre el tamaño de partícula e IP. Formulación de δ-endotoxinas de Bacillus thuringiensis incorporadas en nanopartículas poliméricas para su aplicación como bioinsecticida Efecto sobre el tamaño de partícula e IP.

Estudios de preformulación (fármacos, nutrientes, péptidos, insecticidas, extractos vegetales) Preparación de nanopartículas poliméricas Caracterización de las formulaciones NP-activo Fisicoquímica (MEB, TEM, AFM, DSC, TGA, Esp-IR ) “Farmacéutica” (tamaño, potencial zeta, liberación activo) Evaluaciones biológicas (in vitro, in vivo) actividad biológica y estudios de toxicidad

Infraestructura . . . - Zetasizer Nano S90. Centrífuga de alta velocidad. Liofilizadora. Cromatógrafo de líquidos. Incubadoras. Sistemas de agitación c/temp controlada. Laboratorio microbiológico (nivel II). Laboratorio para pruebas de bioingeniería cutánea. Sistemas de obtención de extractos vegetales.

Colaboradores . . . Institucionales: Departamento de Química, Lab. Nanotecnología, FCB. Departamento de Microbiología e Inmunología, FCB. Departamento de Química Analítica, Facultad de Medicina. Laboratorio de Enzimología. Instituto de Biotecnología.

Colaboradores . . . Nacionales: Universidad de Sonora. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, IPN. Extranjeras: Universidad Claude Bernard - Lyon I (Francia).

Posgrados involucrados . . . - Doctorado en Ciencias Biológicas, FCB (PNP). - Doctorado en Biotecnología, FCB (PNP). - Doctorado en Ciencias Biomédicas, FM (PNP). - Maestría en Ciencias Biomédicas, FM (PNP).

Estudios de preformulación (fármacos, nutrientes, péptidos, insecticidas, extractos vegetales) Preparación de nanopartículas poliméricas Caracterización de las formulaciones NP-activo Fisicoquímica (MEB, TEM, AFM, DSC, TGA, Esp-IR ) “Farmacéutica” (tamaño, potencial zeta, liberación activo) Evaluaciones biológicas (in vitro, in vivo) actividad biológica y estudios de toxicidad

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