Objetivos

Se planea desarrollar sondas luminiscentes capaces de emitir luz en el NIR­II (~1100 nm) y con capacidad de interaccionar de forma específica con molécula de interés biológico, tales como Granzima B o γ­IFN. Estas sondas tienen la capacidad de sufrir cambios conformacionales cuando interaccionan con los biomarcadores lo que puede producir cambios medibles en la emisión fluorescente. De esta forma, las sondas desarrolladas servirían para identificar tejidos u órganos en los que existe un incremento en la concentración de dichos biomarcadores. El interés en estos biomarcadores radica en el hecho de que son secretados por los linfocitos y por lo tanto pueden ser empleados para cuantificar la actividad del sistema inmunitario. Esto puede ser de vital importancia en la monitorización de la inmunoterapia en tratamientos de cáncer y más específicamente en aquellos dirigidos al bloqueo de PD­L1. Para ello, en este punto planteamos el desarrollo de diferentes sondas capaces de reconocer sendos biomarcadores y generar como respuesta a esta interacción cambios estructurales que puedan ser revelados mediante procesos de transferencia de energía entre un quencher y un fluoróforo (FRET). De forma más específica, desarrollaremos diferentes péptidos que sean sustrato de reacción de la Granzima B, de tal formar que una vez el enzima hidrolice el péptido, quencher y fluoróforo se separen, recuperando la emisión fluorescente.   De forma análoga, se pretende utilizar aptámeros capaces de reconocer γ­IFN, generando tras esto un cambio conformacional que sirva de “gatillo” de la recuperación de la emisión por FRET.  

Nos centraremos en MNPs modificadas con aptámeros relevantes para el diagnóstico de enfermedades oncológicas y cardiovasculares. En oncología se explorará el uso de AS1411, especifico de nucleolina, y S2.2, específicos de MUC1. Mientras que Gint4.T será empleado para detectar los procesos inflamatorios subyacentes a las patologías cardiovasculares. Los aptámeros serán modificados de forma que al cambiar su conformación durante el reconocimiento expongan al entorno una molécula que facilite la organización de las nanopartículas y de lugar a un cambio de señal. Las MNPs se diseñarán con capacidad de actuar como agentes de contraste en MRI y nanofocos de calor bajo campos magnéticos alternos para hipertermia magnética. Estas nanopartículas se combinarán con otros materiales para dar nanoestructuras híbridas con respuesta a estímulos externos (magnéticos y ópticos) y a estímulos internos o fisiológicos (condiciones redox y de pH en entorno celular). 

Esta actividad consiste en la funcionalización a la carta de biomoléculas que se utilizan como vectores tales como nanobodies (anticuerpos miniaturizados contra PD­L2), péptidos dirigidos contra integrinas, fibrina (estudios Alzheimer), exosomas y fármacos (i.e: doxorrubicina y metoprolol entre otros) con grupos químicos poco voluminosos capaces de producir reacciones bioortogonales (click chemistry in vivo). Esta metodología permite el acoplamiento de los vectores con sondas moleculares nucleares PET (radioisótopos) y fluorescentes (en el NIR), permitiendo su uso como agentes de imagen, incrementando la flexibilidad del marcaje y en último término aumentando su acumulación in vivo en el tejido o proceso diana de estudio.  Para ello, plantemos la preparación de una librería de compuestos basados en parejas click tales como; DBCO­sidnonas, DBCO­clorosidnonas, sidnonas­TMTH o terazina­TCO que se caracterizan por exhibir elevadas constantes cinéticas de reacción, posibilitando el marcaje de moléculas tras su administración (pretargeting). Dentro de estas parejas “click” incluiremos sondas moleculares basadas en fluoróforos con emisión en el NIR (IR806, CH1055, etc.) así como agentes quelantes (DOTA, NOTA, DTPA marcados radiactivamente con isótopos para diagnósticos y terapéuticos como Lutecio 177 (177Lu), Circonio 89 (89Zr) o Galio 68 (68Ga). Tras una primera etapa química de síntesis de derivados click, se llevará a cabo la evaluación de la efectividad de esta aproximación tanto en estudios in vivo como in vitro para determinar el aumento de la acumulación de estos agentes de imagen y la eficiencia del diagnóstico. 

El desarrollo de la fototerapia (tratamiento basado en el calentamiento local creado por radiaciones láser) se ve actualmente frenado por la ausencia de técnicas que permitan dotarla de control térmico en tiempo real (asegurando así que se está trabajando en el rango terapéutico). La nanotermometría (uso de nanopartículas para determinar la temperatura de células, tejidos y órganos) podría ser la solución, aunque, a día de hoy, tiene tres grandes limitaciones: baja resolución, baja fiabilidad e incapacidad para proveer información tridimensional. Este objetivo pretende desarrollar nuevos nanomateriales y tecnologías que superen estas limitaciones de forma simultánea. Por una parte, se propone la combinación de la tomografía óptica (OCT) con nanopartículas poliméricas con transiciones de fase estructurales en el rango fisiológico (33­47 ºC) para la obtención de imágenes térmicas tridimensionales. Por otro lado, se desarrollará una nueva generación de nanopartículas luminiscentes infrarrojas capaces de calentar localmente y de proveer una lectura térmica fiable y precisa. 

Se prepararán materiales implantables consistentes en pequeñas piezas de polímero dopados en la superficie con nanopartículas magnéticas. El objetivo es investigar el efecto del calor generado bajo campos magnéticos alternos (hipertermia magnética) en la eliminación o inhibición de la formación de biofilm bacteriano.

El objetivo del trabajo es el cargo de biomoléculas tales como anticuerpos, péptidos y nanopartículas) con el isótopo teragnóstico Lutecio 177, (177Lu) para su uso como radioterapia dirigida. Este radionúclido β­ con vida media de 6,7 días es ideal para la teragnosis (terapia+diagnostico), ya que además de ser emisor de partículas β­ y/o electrones Auger, adecuada para terapia efectiva, emite fotones γ acompañantes pueden ser empleados también para el diagnóstico mediante imagen nuclear (SPECT).

En este objetivo se aborda la preparación de distintas nanopartículas con agentes terapéuticos. Sobre estas nanoestructuras también se incorporarán grupos direccionantes basados en moléculas pequeñas, aminoácidos o ácidos nucleicos. De esta manera las nanopartículas ejercerán su acción principalmente en las zonas de interés, reduciéndose los efectos secundarios.