139 research outputs found
Water-Stable Upconverting Coordination Polymer Nanoparticles for Transparent Films and Anticounterfeiting Patterns with Air-Stable Upconversion
No full text1 video. -- Video showing the scanning with the 532 nm Nd:YAG nanoseconds pulsed laser over the VVUC1-CPNs-based spray-coated pattern deposited onto DPA-S-CPNs. The UC emission only appears from the “UC” pattern.Photon upconversion (UC) based on triplet–triplet annihilation is a very promising phenomenon with potential application in several areas, though, due to the intrinsic mechanism, the achievement of diffusion-limited solid materials with air-stable UC is still a challenge. Herein, we report UC coordination polymer nanoparticles (CPNs) combining sensitizer and emitter molecules especially designed with alkyl spacers that promote the amorphous character. Beyond the characteristic constraints of crystalline MOFs, amorphous CPNs facilitate high dye density and flexible ratio tunability. To show the universality of the approach, two types of UC-CPNs are reported, exhibiting highly photostable UC in two different visible spectral regions. Given their nanoscale, narrow size distribution, and good chemical/colloidal stability in water, the CPNs were also successfully printed as anticounterfeiting patterns and used to make highly transparent and photostable films for luminescent solar concentrators, both showing air-stable UC.Peer reviewe
Nanopartícules polimèriques de coordinació per al tractament del càncer
No full textInvestigadors de la UAB i de l'ICN2, coordinats pel professor de la UAB Fernando Novio, han publicat una extensa revisió de la literatura científica sobre l'ús de nanopartícules polimèriques de coordinació (NCP) per al tractament del càncer. Es tracta d'una recopilació exhaustiva dels sistemes reportats, en funció de les seves propietats i activitat antitumoral: encapsulació de fàrmacs, tipus de reacció a estímuls, quimioteràpia basada en metalls, teràpia fotodinámica i teranóstica, entre altres. Els autors assenyalen, a més, els avantatges del seu ús i els desafiaments a abordar en el futur pròxim per a acostar la recerca bàsica i la clínica.Investigadores de la UAB y del ICN2, coordinados por el profesor de la UAB Fernando Novio, han publicado una extensa revisión de la literatura científica sobre el uso de nanopartículas poliméricas de coordinación (NCP) para el tratamiento del cáncer. Se trata de una recopilación exhaustiva de los sistemas reportados, en función de sus propiedades y actividad antitumoral: encapsulación de fármacos, tipo de reacción a estímulos, quimioterapia basada en metales, terapia fotodinámica y teranóstica, entre otros. Los autores señalan, además, las ventajas de su uso y los desafíos a abordar en el futuro próximo para acercar la investigación básica y la clínica.Researchers from the UAB in collaboration with researchers from the Institut Catalá de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), coordinated by UAB researcher Fernando Novio, have published an extensive review focus on the use of coordination polymer nanoparticles (NCPs) to treat cancer. In that way, an exhaustive compilation of reported systems is classified depending on the antitumoural activity employed: encapsulation of drugs, stimuli-sensitive response, metal chemotherapy, photodynamic therapy and theranostics, among others
Supporting information of the article Water-Stable Upconverting Coordination Polymer Nanoparticles for Transparent Films and Anticounterfeiting Patterns with Air-Stable Upconversion
No full text63 pages. -- Section 1. Materials and methods. -- Section 2. Synthesis and characterization data of DPA-S-COOH and intermediates to
obtain it. -- Section 2. Synthesis and characterization data of Pd-S-COOH and intermediates to obtain
it. -- Section 3. Synthesis and characterization data of CAEBD-S-COOH and intermediates to
obtain it. -- Section 4. Synthesis and characterization data of Os-S-COOH and intermediates to
obtain it. -- Section 5: Preparation of nanoparticles and nanocomposite materials. -- Section 6: Supplementary Schemes, Tables, Figures and videosPhoton upconversion (UC) based on triplet–triplet annihilation is a very promising phenomenon with potential application in several areas, though, due to the intrinsic mechanism, the achievement of diffusion-limited solid materials with air-stable UC is still a challenge. Herein, we report UC coordination polymer nanoparticles (CPNs) combining sensitizer and emitter molecules especially designed with alkyl spacers that promote the amorphous character. Beyond the characteristic constraints of crystalline MOFs, amorphous CPNs facilitate high dye density and flexible ratio tunability. To show the universality of the approach, two types of UC-CPNs are reported, exhibiting highly photostable UC in two different visible spectral regions. Given their nanoscale, narrow size distribution, and good chemical/colloidal stability in water, the CPNs were also successfully printed as anticounterfeiting patterns and used to make highly transparent and photostable films for luminescent solar concentrators, both showing air-stable UC.Peer reviewe
Supplementary Movie 03 of the article Water-Stable Upconverting Coordination Polymer Nanoparticles for Transparent Films and Anticounterfeiting Patterns with Air-Stable Upconversion
No full text1 video. -- Video showing the scanning with the 650 nm CW laser over the VVUC2-CPNs-based spray-coated pattern deposited onto CAEBD-S-CPNs background. The UC emission only appears when the beam crosses the “UC” pattern.Photon upconversion (UC) based on triplet–triplet annihilation is a very promising phenomenon with potential application in several areas, though, due to the intrinsic mechanism, the achievement of diffusion-limited solid materials with air-stable UC is still a challenge. Herein, we report UC coordination polymer nanoparticles (CPNs) combining sensitizer and emitter molecules especially designed with alkyl spacers that promote the amorphous character. Beyond the characteristic constraints of crystalline MOFs, amorphous CPNs facilitate high dye density and flexible ratio tunability. To show the universality of the approach, two types of UC-CPNs are reported, exhibiting highly photostable UC in two different visible spectral regions. Given their nanoscale, narrow size distribution, and good chemical/colloidal stability in water, the CPNs were also successfully printed as anticounterfeiting patterns and used to make highly transparent and photostable films for luminescent solar concentrators, both showing air-stable UC.Peer reviewe
Supplementary Movie 02 of the article Water-Stable Upconverting Coordination Polymer Nanoparticles for Transparent Films and Anticounterfeiting Patterns with Air-Stable Upconversion
No full text1 video. -- Video showing the scanning with the 532 nm CW laser over the VVUC1-CPNs-based spray-coated pattern deposited onto DPA-S-CPNs background. The UC emission only appears when the beam crosses the “UC” pattern.Photon upconversion (UC) based on triplet–triplet annihilation is a very promising phenomenon with potential application in several areas, though, due to the intrinsic mechanism, the achievement of diffusion-limited solid materials with air-stable UC is still a challenge. Herein, we report UC coordination polymer nanoparticles (CPNs) combining sensitizer and emitter molecules especially designed with alkyl spacers that promote the amorphous character. Beyond the characteristic constraints of crystalline MOFs, amorphous CPNs facilitate high dye density and flexible ratio tunability. To show the universality of the approach, two types of UC-CPNs are reported, exhibiting highly photostable UC in two different visible spectral regions. Given their nanoscale, narrow size distribution, and good chemical/colloidal stability in water, the CPNs were also successfully printed as anticounterfeiting patterns and used to make highly transparent and photostable films for luminescent solar concentrators, both showing air-stable UC.Peer reviewe
Water-Stable Upconverting Coordination Polymer Nanoparticles for Transparent Films and Anticounterfeiting Patterns with Air-Stable Upconversion
No full textAltres ajuts: acords transformatius de la UABPhoton upconversion (UC) based on triplet-triplet annihilation is a very promising phenomenon with potential application in several areas, though, due to the intrinsic mechanism, the achievement of diffusion-limited solid materials with air-stable UC is still a challenge. Herein, we report UC coordination polymer nanoparticles (CPNs) combining sensitizer and emitter molecules especially designed with alkyl spacers that promote the amorphous character. Beyond the characteristic constraints of crystalline MOFs, amorphous CPNs facilitate high dye density and flexible ratio tunability. To show the universality of the approach, two types of UC-CPNs are reported, exhibiting highly photostable UC in two different visible spectral regions. Given their nanoscale, narrow size distribution, and good chemical/colloidal stability in water, the CPNs were also successfully printed as anticounterfeiting patterns and used to make highly transparent and photostable films for luminescent solar concentrators, both showing air-stable UC
Photoactive coordination polymer nanoparticles for biological and device applications
No full textLes nanopartícules de polímers de coordinació (CPNs) han despertat l'interès dels investigadors degut a la seva versatilitat i capacitat d'ajust mitjançant la combinació infinita de nodes metàl·lics i lligands orgànics com a precursors de materials autoassemblats. A causa d'aquestes possibilitats il·limitades que permeten aconseguir noves propietats, la química de coordinació a la nanoescala es considera una de les metodologies més versàtils i escalables per a l'obtenció de nous materials nanoestructurats funcionals. Les propietats i característiques dels CPNs es poden ajustar gràcies a la flexibilitat sintètica de la química de coordinació, cosa que els converteix en excel·lents materials per a diferents aplicacions. A més, la combinació de diferents unitats orgàniques i metall-orgàniques permet construir sistemes complexos amb potencial interès en diferents aplicacions: emmagatzematge d'energia, fotocatàlisi, electrònica molecular, sensors o nanomedicina. A més, l'ús de monòmers que responguin a la llum permet obtenir CPNs fotoactives, que permeten un control espacial i temporal de les seves propietats. En el treball realitzat en aquesta tesi es va centrar l'atenció en la síntesi de nous compostos orgànics fotoactius com a precursors de CPNs, la fabricació de nanomaterials funcionals i la investigació de potencials aplicacions d'aquestes nanopartícules sobre la base de les propietats intrínseques i la interacció amb la llum. Així, la investigació realitzada en aquesta tesi doctoral es pot dividir en tres temàtiques diferenciades, descrites als Capítols 3, 4 i 5: Al Capítol 3, es descriu el disseny i la síntesi d'una nova família de CPNs fotoactives basades en Ruteni. Aquestes es van obtenir mitjançant la polimerització d'un monòmer de Ru (II) fotoactiu conegut per ser el precursor d'un fàrmac amb activitat anticancerígena. La irradiació amb llum visible de les CPN obtingudes va resultar en l'alliberament controlat d'un complex de Ru amb citotoxicitat significativament superior al precursor. Un estudi in vitro d'aquestes CPNs va demostrar el potencial per a la quimioteràpia fotoactivada (PACT-CPN). Al Capítol 4, es detalla la síntesi d'una nova família de CPNs, amb propietats de conversió ascendent de radiació (UC) i se'n va explorar l'aplicació potencial en diferents camps tecnològics. A la primera part d'aquest capítol, es reporta la síntesi de dos parells de molècules fotosensibles (sensibilitzadors i emissors), capaços de produir UC de la radiació d'una regió del visible a una altra de més alta energia, i d'infraroig proper a visible. A la segona part, es va optimitzar la síntesi de les CPNs capaces de produir UC (UC-CPNs), fetes per molècules de sensibilitzador i emissor com a unitats constitutives del polímer de coordinació. A banda de l'anàlisi de les propietats fisicoquímiques i fotofísiques, les UC-CPNs es van integrar en un material polimèric amb l'objectiu d'obtenir tintes aquoses d'UC i pel·lícules transparents que preserven la UC en atmosfera d'aire. Finalment, al Capítol 5, es van obtenir CPNs basades en difenilantracè que es van recobrir amb nanoestructures d'or. Aquestes CPNs es van sintetitzar amb l'objectiu d'i) atrapar i emmagatzemar una gran quantitat d'oxigen molecular per partícula, després de la irradiació de l'antracè, mitjançant la formació de l'endoperòxid corresponent com a procés previ per, ii) alliberar de manera controlada l'oxigen singlet (1O2) després d'escalfar les nanopartícules per via tèrmica o fototèrmica. Aquestes CPNs dissenyades per a l'alliberament tèrmic o fototèrmic sobtat de 1O2 tenen aplicació potencial a la teràpia fotodinàmica (PDT-CPN).Las nanopartículas de polímeros de coordinación (CPNs) han despertado el interés de los investigadores debido a su versatilidad y capacidad de ajuste mediante la combinación infinita de nodos metálicos y ligandos orgánicos como precursores de materiales autoensamblados. Debido a estas posibilidades ilimitadas que permiten lograr novedosas propiedades, la química de coordinación a la nanoescala se considera una de las metodologías más versátiles y escalables para la obtención de nuevos materiales nanoestructurados funcionales. Las propiedades y características de los CPNs se pueden ajustar gracias a la flexibilidad sintética de la química de coordinación, lo que los convierte en excelentes materiales para diferentes aplicaciones. Además, la combinación de diferentes unidades orgánicas y metal-orgánicas, permite construir sistemas complejos con potencial interés en diferentes aplicaciones: almacenamiento de energía, fotocatálisis, electrónica molecular, sensores o nanomedicina. Además, el uso de monómeros que respondan a la luz permite obtener CPNs fotoactivas, que permiten un control espacial y temporal de sus propiedades. En el trabajo realizado en esta tesis se centró la atención en la síntesis de nuevos compuestos orgánicos fotoactivos como precursores de CPNs, la fabricación de nanomateriales funcionales y la investigación de potenciales aplicaciones de estas nanopartículas en base a sus propiedades intrínsecas y su interacción con la luz. Así, la investigación realizada en esta tesis doctoral se puede dividir en tres temáticas diferenciadas, descritas en los Capítulos 3, 4 y 5: En el Capítulo 3, se describe el diseño y la síntesis de una nueva familia de CPNs fotoactivas basadas en Rutenio. Estas se obtuvieron mediante la polimerización de un monómero de Ru (II) fotoactivo, conocido por ser el precursor de un fármaco con actividad anticancerígena. La irradiación con luz visible de las CPNs obtenidas, resultó en la liberación controlada de un complejo de Ru con citotoxicidad significativamente superior al precursor. Un estudio in vitro de estas CPNs demostró su potencial para la quimioterapia fotoactivada (PACT-CPN). En el Capítulo 4, se detalla la síntesis de una nueva familia de CPNs, con propiedades de conversión ascendente de radiación (UC) y se exploró su aplicación potencial en distintos campos tecnológicos. En la primera parte de este capítulo, se reporta la síntesis de dos pares de moléculas fotosensibles (sensibilizadores y emisores), capaces de producir UC de la radiación de una región del visible a otra de más alta energía, y de infrarrojo cercano a visible. En la segunda parte, se optimizó la síntesis de las CPNs capaces de producir UC (UC-CPNs), hechas por moléculas de sensibilizador y emisor como unidades constitutivas del polímero de coordinación. Aparte del análisis de sus propiedades fisicoquímicas y fotofísicas, las UC-CPNs se integraron en un material polimérico con el objetivo de obtener tintas acuosas de UC y películas transparentes que preservan la UC en atmósfera de aire. Finalmente, en el Capítulo 5, se obtuvieron CPNs basadas en difenilantraceno que se recubrieron con nanoestructuras de oro. Estas CPNs se sintetizaron con el objetivo de i) atrapar y almacenar una gran cantidad de oxígeno molecular por partícula, tras la irradiación del antraceno, mediante la formación del endoperóxido correspondiente como proceso previo para, ii) liberar de forma controlada el oxígeno singlete (1O2) tras calentar las nanopartículas por vía térmica o fototérmica. Estas CPNs diseñadas para la liberación térmica o fototérmica repentina de 1O2 tienen aplicación potencial en la terapia fotodinámica (PDT-CPN).Coordination polymer nanoparticles (CPNs), as a new growing family of nanoparticles have piqued the interest of researchers because of their intriguing properties. For decades, scientists have been attracted by the versatility and tunability of the infinite combination of metal nodes and organic linkers as precursors of self-assembled materials. Because of such unlimited possibilities that allow achieving novel properties, nanoscale coordination chemistry is regarded as one of the most adaptable methodologies for the preparation of new nanostructured materials. The CPNs properties and characteristics can be fine-tuned thanks to the synthetic flexibility of coordination chemistry making them excellent materials for different applications. Moreover, their chemical versatility allows constructing sophisticated systems combining different organic or metal-organic units that can offer new properties with interesting applications in energy storage, photocatalysis, molecular electronics, sensors, or nanomedicine. Interestingly, the use of light-responsive building blocks allows obtaining photoactive CPNs, which activate remotely their properties under spatial and temporal control. In this thesis work the attention was focused on the synthesis of photoactive new organic compounds as CPNs precursors, the manufacture of functional nanomaterials and the investigation of potential applications of these nanoparticles, based on their intrinsic properties and their interaction with light. Thus, the research carried out in this PhD thesis work can be classified in three main topics, described in the Chapters 3, 4 and 5: In Chapter 3, it is described the design and the synthesis of a novel family of photoactive Ru-based CPNs. These were obtained through the polymerization of a photoactive Ru(II) monomer, known to be a prodrug of anticancer drug. The visible light irradiation of the obtained CPNs resulted on the controlled release of an aquated Ru complex, of significantly higher cytotoxicity of the precursor. An extensive in vitro study of thse CPNs, demonstrated their potential use in photoactivated chemotherapy (PACT-CPNs). In Chapter 4, a new family of CPNs capable to undergo photons upconversion (UC) was designed and synthesized and their potential application in various technological fields was explored. In the first part of this chapter, it is reported the synthesis of two pairs of dyes, acting as sensitizers and emitters, able to produce visible-to-visible and near-infrared-to-visible UC. In the second part, the synthesis of the upconverting CPNs (UC-CPNs), hosting both sensitizer and emitter molecules as constitutive building blocks, was optimized. Apart from the analysis of their physicochemical and photophysical properties, the CPNs were integrated into a polymeric matrix to obtain UC water-borne inks and transparent films where UC is preserved in air atmosphere. Finally, in Chapter 5, CPNs made by carboxylic acid-terminated diphenylanthracene were obtained and coated with gold nanostructures. These CPNs are synthesized to i) trap and store high amount per particle of molecular oxygen upon irradiation of the anthracene, through the formation of the corresponding endoperoxide, ii) release the singlet oxygen (1O2) at will, upon thermal or photothermal heating. The sudden thermal or photothermal release of 1O2 has potential application for photodynamic therapy (PDT-CPNs).Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència de Material
Design of Targeted Nanostructured Coordination Polymers (NCPs) for Cancer Therapy
No full textConventional cancer chemotherapy presents notable drug side effects due to non-selective action of the chemotherapeutics to normal cells. Nanoparticles decorated with receptor-specific ligands on the surface have shown an important role in improving site-selective binding, retention, and drug delivery to the cancer cells. This review summarizes the recent reported achievements using nanostructured coordination polymers (NCPs) with active targeting properties for cancer treatment in vitro and in vivo. Despite the controversy surrounding the effectivity of active targeting nanoparticles, several studies suggest that active targeting nanoparticles notably increase the selectivity and the cytotoxic effect in tumoral cells over the conventional anticancer drugs and non-targeted nanoparticle platform, which enhances drug efficacy and safety. In most cases, the nanocarriers have been endowed with remarkable capabilities such as stimuli-responsive properties, targeting abilities, or the possibility to be monitored by imaging techniques. Unfortunately, the lack of preclinical studies impedes the evaluation of these unique and promising findings for the translation of NCPs into clinical trials
Bioinspired Interfaces for Self-cleaning Technologies
No full textThis chapter presents the concept of bioinspiration in materials engineering. It explains the terms biotechnology, biomimetics, bioinspiration, and biokleptics with illustrating examples. The chapter shows the creation of bioinspired surfaces and interfaces especially for self-cleaning technologies based on the fundamental principles of wettability and adhesion. The biomimetics refers to the study of the structure and function of biological systems as models for design of engineering solutions. The self-cleaning is generally based on the wettability of a substance. There are principally two different approaches for self-cleaning technologies such as superhydrophilicity and superhydrophobicity. Nanotechnology is the creation of new materials, devices, and systems at the molecular level associated with atomic and molecular interactions strongly influence macroscopic material properties with significantly improved mechanical, optical, chemical, electrical, and so on properties.</p
Platinum-based nanostructured polymers for glioblastoma treatment
No full textEls polímers de coordinació nanoestructurats (NCP) han sorgit com una nova família de nanopartícules amb propietats interessants a causa de la versatilitat de la química de coordinació. Les múltiples combinacions entre ions metàl·lics i lligands orgànics com a precursors de materials autoensamblats han atret als científics durant dècades. La potencial multifuncionalitat d'aquests nanosistemes i la facilitat per a la modificació de les seves propietats fisicoquímiques obren noves perspectives en diferents camps, inclosa la medicina. Els avenços recents han demostrat la potencialitat de les NCP com sistemes intel·ligents d'administració de fàrmacs, sondes de bioimatge o una combinació de tots dos. L'aplicació de la química de coordinació a nanoescala es considera un dels enfocaments més versàtils per al desenvolupament de nous materials nanoestructurats amb propietats sense precedents.
Aquesta Tesi s'ha centrat en el disseny, síntesi i caracterització de NCP basats en platí per explorar les possibilitats d'aquests nanosistemes en el tractament de el càncer i, en particular, en el tractament del glioblastoma (GB). S'han obtingut i avaluat diferents polímers de coordinació basats en platí per a ús biomèdic en base a diferents estudis in silico, in vitro i in vivo. La metodologia sintètica, l'adequada selecció de precursors i condicions de reacció, i l'estudi de les propietats fisicoquímiques i biològiques finals ha centrat el treball realitzat. S'ha realitzat un gran esforç en l'obtenció de nanopartícules estables química i col·loïdalment en condicions fisiològiques i en l'avaluació de la seva activitat terapèutica enfront de GB in vitro i in vivo. Per a això s'ha realitzat un treball multidisciplinari amb la col·laboració de grups de recerca especialitzats en diferents àrees (és a dir, química de materials, biologia, medicina). La consecució d'aquest objectiu va ser possible gràcies a un correcte disseny de l'estratègia seguida juntament amb una caracterització completa de les nanoestructures preparades i l'avaluació de la seva potencialitat com a nanopartícules anticancerígenes.
A la primera part d'aquesta Tesi, la nanoestructuració de polímers de coordinació basats en Pt (IV) es va aconseguir mitjançant la coordinació d'un profàrmac de Pt (IV) amb ions de ferro (III) (Pt-Fe NCP). Les nanopartícules resultants es van avaluar en termes d'estabilitat química i col·loïdal d'aigua, citotoxicitat, biocompatibilitat i perfil d'administració de fàrmacs controlada. A més, s'ha avaluat la seva activitat anticancerígena in vitro i in vivo, així com la seva potencialitat per a ser utilitzats com a agents de contrast de ressonància magnètica. En concret, aquestes nanopartícules van ser validades mitjançant proves preclíniques in vivo utilitzant models murins de GB i utilitzant l'administració intranasal com a ruta d'administració.
Les nanopartícules van mostrar un rendiment interessant com a possibles agents anticancerígens per a la malaltia de GB. D'una banda, es va realitzar una polimerització química d'un profàrmac de Pt (IV) basat en catecol per obtenir unes nanopartícules robustes i col·loïdals estables. En aquest cas, les nanopartícules resultants van mostrar baixa citotoxicitat, bona biocompatibilitat i interessant perfil d'administració controlada de fàrmacs. Aquestes nanopartícules es van avaluar per la seva activitat anticancerígena contra GB in vitro com nanosistemes alternatius als NCP de Pt-Fe. Les característiques d'aquest nou nanosistema el converteixen en un candidat interessant per a futurs desenvolupaments.Los polímeros de coordinación nanoestructurados (NCP) han surgido como una nueva familia de nanopartículas con propiedades interesantes debido a la versatilidad de la química de coordinación. Las múltiples combinaciones entre iones metálicos y ligandos orgánicos como precursores de materiales autoensamblados han atraído a los científicos durante décadas. La potencial multifuncionalidad de estos nanosistemas y la facilidad para la modificación de sus propiedades fisicoquímicas abren nuevas perspectivas en diferentes campos, incluida la medicina. Los avances recientes han demostrado la potencialidad de los NCP como sistemas inteligentes de administración de fármacos, sondas de bioimagen o una combinación de ambos. La aplicación de la química de coordinación a nanoescala se considera uno de los enfoques más versátiles para el desarrollo de nuevos materiales nanoestructurados con propiedades sin precedentes.
Esta tesis se ha centrado en el diseño, síntesis y caracterización de NCP a base de platino para explorar las posibilidades de estos nanosistemas en el tratamiento del cáncer y, en particular, en el tratamiento del glioblastoma. Se han obtenido y evaluado diferentes polímeros de coordinación a base de platino para uso biomédico en base a diferentes estudios in silico, in vitro e in vivo. La metodología sintética, la adecuada selección de precursores y condiciones de reacción, y el estudio de las propiedades físico-químicas y biológicas finales ha centrado el trabajo realizado. Se ha realizado un gran esfuerzo en la obtención de nanopartículas estables químicas y coloidales en condiciones fisiológicas y en la evaluación de su actividad terapéutica frente al glioblastoma in vitro e in vivo. Para ello se ha realizado un trabajo multidisciplinar con la colaboración de grupos de investigación especializados en diferentes áreas (es decir, química de materiales, biología, medicina). La consecución de este objetivo fue posible gracias a un correcto diseño de la estrategia seguida junto con una caracterización completa de las nanoestructuras preparadas y la evaluación de su potencialidad como nanopartículas anticancerígenas.
En la primera parte de esta Tesis, la nanoestructuración de polímeros de coordinación basados ​​en Pt (IV) se logró mediante la coordinación de un profármaco de Pt (IV) con iones de hierro (III) (Pt-Fe NCP). Las nanopartículas resultantes se evaluaron en términos de estabilidad química y coloidal de agua, citotoxicidad, biocompatibilidad y perfil de administración de fármacos controlada. Además, se ha evaluado su actividad anticancerígena in vitro e in vivo, así como su potencialidad para ser utilizados como agentes de contraste de resonancia magnética. En concreto, estas nanopartículas fueron validadas mediante pruebas preclínicas in vivo utilizando modelos murinos de glioblastoma (GB) y utilizando la administración intranasal como ruta de administración.
Las nanopartículas mostraron un rendimiento interesante como posibles agentes anticancerígenos para la enfermedad del glioblastoma. Por un lado, se realizó una polimerización química de un profármaco de Pt (IV) a base de catecol para obtener unas nanopartículas robustas y coloidales estables. En este caso, las nanopartículas resultantes mostraron baja citotoxicidad, buena biocompatibilidad e interesante perfil de administración controlada de fármacos. Estas nanopartículas se evaluaron por su actividad anticancerígena contra GB in vitro como nanosistemas alternativos a los NCP de Pt-Fe. Las características de este nuevo nanosistema lo convierten en un candidato interesante para futuros desarrollos.Nanostructured Coordination polymers (NCPs) have emerged as a new family of nanoparticles with interesting properties due to the versatility of coordination chemistry. The multiple combinations between metal ions and organic ligands as precursors of self-assembled materials have attracted scientists for decades. The potential multifunctionality of these nanosystems and the facility for the modification of their physicochemical properties open new perspectives in different fields, including medicine. The recent advances have showed the potentiality of NCPs as smart drug delivery systems, bioimaging probes or a combination of both. The application of coordination chemistry at the nanoscale is considered one of the most versatile approaches for the development of new nanostructured materials with unprecedented properties.
This Thesis has been focused in the design, synthesis and characterization of platinum-based NCPs for exploring the possibilities of these nanosystems in the treatment of cancer, and in particular in the treatment of glioblastoma. Different platinum-based coordination polymers have been obtained and evaluated for the biomedical use based on different studies in silico, in vitro and in vivo. The synthetic methodology, the proper selection of precursors and reaction conditions, and the study of the final physicochemical and biological properties has centered the work carried out. A big effort has been put in the obtaining of chemical and colloidal stable nanoparticles in physiological conditions and in the evaluation of their therapeutic activity against glioblastoma in vitro and in vivo. For that, a multidisciplinary work has been carried out with the collaboration of specialized research groups in different areas (i.e., materials chemistry, biology, medicine). Achieving this objective was possible thanks to a proper design of the strategy followed together with a complete characterization of the prepared nanostructures and evaluation of their potentiality as anticancer nanoparticles.
In the first part of this Thesis, the nanostructuration of Pt(IV)-based coordination polymers was achieved by the coordination of a Pt(IV)-prodrug with iron(III) ions (Pt-Fe NCPs). The resulting nanoparticles were evaluated in terms of chemical and water-colloidal stability, cytotoxicity, biocompatibility and controlled drug delivery profile. Moreover, it has been evaluated their anticancer activity in vitro and in vivo, and also their potentiality for being used as MRI contrast agents. Specifically, these nanoparticles were validated by preclinical in vivo tests using GB murine models and using the intranasal administration as administration route. The nanoparticles showed interesting performance as potential anticancer agents for glioblastoma disease. On the one hand, a chemical polymerization of a catechol-based Pt(IV) prodrug was carried out to obtain a robust and colloidal stable nanoparticles. In this case, the resulting nanoparticles showed low cytotoxicity, good biocompatibility and interesting controlled drug delivery profile. These nanoparticles were evaluated for their anticancer activity against GB in vitro as alternative nanosystems to the Pt-Fe NCPs. The characteristic of this new nanosystem make it an interesting candidate to future developments.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència de Material
- …
