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5/20/2018 Nanoparticulas de Oro
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Nanoparticulas de oro estabilizadas con Goma de xantano: caracterizacin,
biocompatibilidad, estabilidad y citotoxicidad.
Autores:
Deep Poojaa, Sravani Panyarama, Hitesh Kulhari A,b,
Shyam S. Rachamallac, Ramakrishna Sistlaa,
Resumen
La goma de xantano (XG) se ha utilizado ampliamente en las industrias farmacuticas y de
cosmticos. En el presente estudio, hemos explorado el potencial de XG en la sntesis de
nanopartculas de oro. XG fueron utilizadas tanto como agente reductor como estabilizante. Se
determin el efecto de las diferentes variables de la formulacin y del proceso, tales como
temperatura, tiempo de reaccin, concentracin de la goma, volumen de la goma y concentracin
de oro, en la preparacin GNP. XGNP rojos se obtuvieron con 5 ml de solucin acuosa XG (1,5 mg
/ ml). La temperatura ptima fue de 80 C, mientras que el tiempo de reaccin era 3 h. Las
nanopartculas optimizadas tambin fueron investigadas como portadoras de medicamentos parael clorhidrato de doxorrubicina. Nanopartculas de oro cargadas con DOX (DXGP) se
caracterizaron por dispersin dinmica de luz (DDL), TEM, FTIR y anlisis DSC. La nanopartcula
sintetizada mostr un tamao medio de partcula de 15-20 nm y el potencial zeta -29,1 mV. La
estabilidad coloidal de DXGP se estudi bajo diferentes condiciones de pH, electrolitos y suero. Se
encontraron que las nanopartculas para ser estables deben estar en el rango de pH entre 5-9 y la
concentracin de NaCl hasta 0,5 M. En el suero, las nanopartculas mostraron una estabilidad
significativa hasta 24 h. Durante los estudios de toxicidad, las nanopartculas se encontraron
biocompatibles y no txicas. En comparacin con las de libre de DOX, DXGP mostro 3 veces ms
citotoxicidad en clulas A549. En conclusin, este estudio proporciona una idea de sintetizar GNP
sin necesidad de utilizar productos qumicos agresivos.
Palabras clave
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La goma de xantano; Las nanopartculas de oro; Agente reductor, doxorrubicina, citotoxicidad,
Estabilidad.
1. Introduccin
La goma de xantano (XG) es un tensioactivo aninico, de alto peso molecular, exopolisacrido (los
exopolisacridos son como polmeros cuyos constituyentes -monmeros- son monosacridos, los
cuales se unen repetitivamente mediante enlaces glucosdicos) producido por fermentacin
aerbica de los azcares debido a Xanthomonas campestris (XC es una especie microbiolgica de
bacterias que causa una variedad de fitopatologas). Su cadena bsica consiste en una {-(1 4)
columna vertebral de glucosa unida con la sustitucin de unas cadenas laterales cargadas de
trisacridos [-(1 3) -manosa-- (1 2)-cido glucurnico- - (1 4)-manosa] en residuos de
glucosa alterna (Jian, Zhu, Zhang, Sun, y Jiang, 2012). Es no txico, hidrfilo y biopolmero
biodegradable. XG se utiliza en los alimentos, industrias cosmticas y farmacuticas. Las
aplicaciones industriales de XG se basan en sus propiedades reolgicas excepcionales. XG es
soluble en agua, tanto fra y caliente, hidrata rpidamente y produce alta viscosidad a bajaconcentracin (Sereno et al., 2007 y Sharma et al., 2006). En las industrias farmacuticas, XG ha
sido reportado para la formulacin de ambas formas de dosificacin tales como slidas y lquidas.
En la formulacin de dosificacin slida, se utiliza como agente de liberacin (Jian et al., 2012,
Phaechamud y Ritthidej, 2007, Santos et al., 2005 y Sinha et al., 2004) mientras que en las
formulaciones lquidas, se utiliza como agente espesador, agente de suspensin y estabilizador de
emulsin (Desplanques, Renou, Grisel, y Malhiac, 2012).
Recientemente, XG tambin se ha utilizado en la preparacin y la estabilizacin de hierro y
nanopartculas paladio (Comba et al., 2011, Fan et al., 2013, Vecchia et al., 2009 y Xue y Sethi,
2012). Las nanopartculas son estructuras slidas con un tamao inferior a 200 nm y se han
encontrado sus aplicaciones en la deteccin, tratamiento de imgenes y en la administracin de
frmacos y genes. Las nanopartculas de oro (GNP) son una de las nanopartculas ms
comnmente exploradas y utilizadas en la administracin de frmacos a causa de su tamao
controlado, adems que mejora la eficacia y la ejecucin selectiva (Almeida et al., 2013 y
Pissuwan et al., 2011). Como portador de frmacos(drogas), GNP ha sido utilizado para la entrega
de ambos frmacos hidrfilos e hidrfobos ( Aryal et al., 2009 , Chen et al., 2007 , Gibson et al.,
2007 , Oliveira et al., 2013 y Prabaharan et al ., 2009 ). Pero, la sntesis convencional del GNP
implica el uso de productos qumicos como el borohidrato de sodio, citrato trisdico etc. como
agente reductor (Burygin et al., 2009, Duncan et al., 2010, Jung et al., 2013, Khan et al. 2013 y
Saha et al., 2007). Estos GNP se han encontrado muy inestables y forman agregados con un ligero
cambio en pH y la concentracin del electrolito (Mirza y Shamshad, 2011 y Rouhana et al., 2007).
GNP se prepararon con goma gellan (goma vegetal en forma de polisacrido soluble en agua)
mostr la estabilidad entre un pH 4-8 y la adicin de NaCl hasta 0,1 M ( Dhar, Reddy, Shiras,
Pokharkar, y Prasad, 2008 ). Las gomas naturales pueden estabilizarse con nanopartculas
inorgnicas por dos mecanismos: en primer lugar, mediante la adsorcin a la superficie de las
nanopartculas que crea repulsin estrica entre las partculas. En el segundo mecanismo, se
aumenta la viscosidad de la suspensin de nanopartculas, y por lo tanto se reduce la velocidad de
los procesos de agregacin (Comba y Sethi, 2009, Tiraferri et al., 2008 y Xue y Sethi, 2012). El
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objetivo de esta investigacin fue sintetizar nanopartculas de oro XG como agente reductor siendo
favorables con el medio ambiente. La preparacin de nanopartculas se ha optimizado para la
concentracin de la goma y el volumen, la concentracin de oro, temperatura y tiempo de reaccin.
Las Gomas estabilizadas GNP fueron estudiadas por su utilidad como vehculo de administracin
de frmacos usando clorhidrato de doxorrubicina como frmaco modelo. Clorhidrato de
doxorrubicina es de naturaleza hidrfila y se ha utilizado clnicamente para el tratamiento de varios
tipos de cncer, tumores malignos hematolgicos, sarcomas de tejidos blandos y tumores slidos
(Carvalho et al., 2009 y Laginha et al., 2005). Dos limitaciones del DOX (es una forma de
administracin de doxorrubicina encapsulada en liposomas) son citotoxicidad no especfica y la
resistencia a mltiples frmacos. La multirresistencia a frmacos por DOX se debe al flujo de salida
de glicoprotenas P (Esta protena parece ser la responsable de una disminucin en los niveles de
frmaco en el interior de las clulas; porque est directamente implicada en la permeabilidad
celular). La doxorrubicina es sustrato de la P-glicoprotenas que integra el DOX y disminuye el nivel
intracelular de los frmacos. DOX cargado en GNP ha demostrado superar tanto los problemas de
toxicidad no especfica y la resistencia a los medicamentos ( Gu Cheng, Man, Wong, y Cheng,
2012 ). Las nanopartculas preparadas tambin se investigaron para el estudio de
biocompatibilidad, estabilidad y citotoxicidad en clulas de cncer de pulmn.
2. Materiales y mtodos
2.1. Materiales
La goma xantano y cido tetraclorourico (HAuCl 4) fueron adquiridos de Sigma-Aldrich (St. Louis,
MO, EE.UU.). Clorhidrato de doxorrubicina fue recibido como muestra de regalo de TherDose
Pharma Pvt. Ltd. (Hyderabad, India). El producto qumico utilizado para la preparacin deamortiguamiento fue de grado analtico y se adquirieron de sd Fine-Chem Ltd. (Hyderabad,
India). MTT (3 - (4,5-dimethylthazol-2-il) -2,5-difenil bromuro de tetrazolio, (DMEM), la tripsina
EDTA, suero bovino fetal (FBS) y solucin de antibiticos (10000 U / ml penicilina, 10 mg / ml de
estreptomicina) fueron adquiridos de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EE.UU.). y plstico de cultivo
de clulas se obtuvieron a partir Tarsons Products Pvt. Ltd. (Calcuta, India). Todas las
formulaciones se prepararon en agua MilliQ(agua ultra pura).
2.2. Preparacin de solucin de goma
La solucin madre de goma se prepar disolviendo 500 mg de la goma en agua 100 ml y se agit
durante la noche a temperatura ambiente. La solucin se centrifug para eliminar los materialesinsolubles y el sobrenadante (lo que no solubiliza) se liofiliz (Desecar mediante el vaco productos
o elementos orgnicos a fin de conservarlos). El polvo seco liofilizado se disolvi en agua para
obtener la concentracin de goma de xantano deseada.
2.3. Sntesis de nanopartculas de oro
Las nanopartculas de oro se prepararon mediante la reduccin de la solucin acuosa de HAuCl 4
por calentamiento a 80 C en presencia de solucin XG (1,5 mg / ml). El cambio de color se
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obtuvo a partir de un principio estar incoloro a prpura a Rubey-rojo despus de 2 h. La solucin
coloidal se enfri a temperatura ambiente y se almacen en frascos de color mbar a 4 C. La
formulacin de nanopartculas mostr los mximos de absorcin a 525 nm.
2.4. Optimizacin de variables de formulacin y proceso
El efecto de la formulacin y de proceso variables tales como la concentracin de goma, la
concentracin de oro, la relacin de volumen de la goma y oro, tiempo de reaccin y la temperatura
se estudiaron cambiando un parmetro a la vez y de mantenimiento los otros constante.
2.5. Caracterizaciones de goma xantano estabilizadoras de nanopartculas de oro (XGNP)
2.5.1. Dimetro hidrodinmico y la polidispersidad
El dimetro hidrodinmico y el ndice de polidispersidad de las GNP se determinaron mediante
dispersin de luz dinmica (DDL) utilizando Zetasizer Nano-ZS (Malvern instrumento Ltd., Malvern,
Reino Unido). Antes de la medicin, las muestras se diluyeron apropiadamente para obtener rango
de partculas entre 100 y 300 kcps y el instrumento se estableci a 25 C con un ngulo de
retrodispersin de 173 .
2.5.2. Microscopa electrnica de transmisin (TEM)
Una gota de muestra se coloc en rejilla de cobre recubierta de carbono, se sec al aire a
temperatura ambiente y se tieron con 2% de acetato de uranilo. La medida del tamao de las
nanopartculas se realiz mediante microscopio electrnico de transmisin (Hitachi, H-7500) y el
promedio de tamao de 10 nanopartculas se consider como el tamao de la muestra.
2.5.3. Carga superficial
Las propiedades electrocinticas de la GNP se determinaron midiendo el potencial zeta usando
Zetasizer Nano-ZS. Las muestras se diluyeron 10 veces con agua MilliQ antes de la medicin.
2.5.4. Transformada de Fourier anlisis infrarrojo
Una cantidad de 2 mg de muestra se mezcl con 100 mg de bromuro de potasio y se comprime
para formar un sedimento (aglomerado). El granulo se coloc en el soporte de la pastilla y analizan
en busca de la medicin del % de transmitancia en el intervalo de nmero de onda de 4000-450
cm
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utilizando FTIR espectrofotmetro (Perkin Elmer, EE.UU.). La requisicin de los espectros sellev a cabo usando el software de Spectrum One (Perkin Elmer, EE.UU.).
2.6. Nanoparticulas cargadas con doxorrubicina.
Nanopartculas de oro se dispersaron en solucin salina tamponada con fosfato y se incubaron con
1 mg de solucin de DOX (1 mg / ml) a temperatura ambiente durante la noche. La dispersin de
nanopartculas se centrifug a 15.000 rpm durante 30 min. DOX de carga se determin midiendo el
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contenido frmaco libre en el sobrenadante. Porcentaje de carga de frmaco se calcul de la
siguiente manera:
Considerando DS
es la cantidad de DOX presente en el sobrenadante, DT
es la cantidad total de
DOX carga inicialmente.
2.7. Estudios in vitro de los frmacos (droga).
Los estudios de frmaco in vitro se llevaron a cabo utilizando el mtodo de dilisis. En un tubo de
dilisis, las nanopartculas equivalentes a 1 mg de DOX se dispersaron en 1 ml de agua destilada y
se colocaron en 100 ml de medio (solucin salina tampn de fosfato de pH 7,4 y tampn de acetato
sdico pH 4,5) a 37 C en la oscuridad. Tres mililitros de la muestra fueron retirados en diferentes
intervalos de tiempo de hasta 12 horas y se reemplaz con el mismo volumen de medio fresco. Las
muestras fueron analizadas para saber su contenido drogas utilizando Espectrofotmetro UV / VIS
(Perkin Elmer Lambda 25, EE.UU.) a 480 nm.
2.8. Los estudios de toxicidad hemolticas
La biocompatibilidad de nanopartculas de oro preparadas se determin estimando el % hemlisis,
causado por las nanopartculas. El procedimiento de ensayo informado por Kumar, Paul, y Sharma,
2011, se utiliz con una ligera modificacin (Kumar et al., 2011). Nanopartculas de oro blanco se
dispersaron en solucin salina fisiolgica normal (0,9%, w / v de NaCl). Concentraciones variables
(50-200 mg / ml) de la dispersin se aadieron a las clulas rojas de la sangre de suspensin (2%,
v / v), se mezclaron bien y se incubaron a 37 C. Despus de 1 h, las muestras se centrifugaron a
3000 rpm durante 5 min y la absorbancia de sobrenadante se midi a 540 nm
espectrofotomtricamente. La absorbancia sobrenadante de la suspensin de RBC tratados con
agua destilada y solucin salina normal se toma como estndar y control, respectivamente. El %
hemlisis se calcul como:
% de hemlisis = (A muestra - A control) / (A estndar - A control) x 100.
2.9. Los estudios de citotoxicidad
Toxicidad celular de DOX puro y DXNP se evalu mediante el ensayo de MTT (reduccin
metablica del Bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-ilo)-2,5-difeniltetrazol)) en clulas de cncer de
pulmn humano A549. El ensayo se basa en la reduccin metablica del MTT amarillo, un
colorante de tetrazolio, realizada por la enzima mitocondrial, a un producto de formazan azul muy
coloreado. Alrededor de 10.000 clulas por pocillo fueron cultivadas en 96 pocillos y se dejaron unir
durante la noche. Al da siguiente, las clulas se incubaron con diferentes concentraciones (0,1-10
g / ml) de doxorrubicina pura, nanopartculas de oro (control positivo) y doxorrubicina cargada en
nanopartculas de oro. Las clulas se incubaron en CO2 incubadora a 37 C durante 48 h. La
solucin de cada pocillo se sustituy con medio libre de suero fresco y 10 l de MTT reactivo (5 mg
/ ml) se aadi. Despus de 4 h, se retir el medio, se aadieron 200l de DMSO y se incub
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durante 20 min. La absorbancia se midi a 570 nm usando Spectra Max Plus 384 UV-vis. La
viabilidad celular se determin como un porcentaje basado en la absorbancia medida con respecto
a la absorbancia de las clulas no tratadas o control. Lo valores de la media mxima de
concentracin inhibitoria (IC50) se determinaron por anlisis de no-regresin utilizando GraphPad
Prism v 5.03 (GraphPad Software Inc. CA).
2.10. Los estudios de estabilidad
2.10.1. Estabilidad durante el almacenamiento
La doxorrubicina cargada en nanopartculas se almacenaron a 4 C y se estudiaron el tamao de
partcula, el potencial zeta y el contenido de frmaco de hasta 1 mes. El tamao de partcula y
potencial zeta se determinaron por analizador de tamao de partcula y el contenido de DOX se
determin usando Espectrofotmetro UV / VIS.
2.10.2. Efecto del pH y de la concentracin inica del medio
Para la determinacin del efecto del pH sobre la estabilidad, DXGP se incubaron en un medio de
pH diferentes (pH 3-11). Las nanopartculas se incubaron en solucin salina tampn de fosfato de
pH 7,4 se tomaron como control. La absorbancia se midi despus de 24 h y se compara con la
absorbancia del control.
El efecto de la fuerza inica sobre la estabilidad de DXNP se determin mediante la incubacin de
las nanopartculas en agua desionizada que contiene concentraciones variables (0,1-2 M) de
cloruro de sodio (NaCl).
2.10.3. Estabilidad en suero de DXGP
Estabilidad en suero de DXGP se evalu en dos niveles diferentes de concentracin de suero(10%, v / v, y el 100% de suero). Las nanopartculas se dispersaron en suero y tamao de
partculas, el potencial zeta y la absorbancia se midieron en diferentes intervalos de tiempo de
hasta 72 h.
2.11. El anlisis estadstico
Todos los experimentos se realizaron por triplicado. Los datos se expresan como media SD
(desviacin estndar) (n = 3). Los valores de los estudios del frmaco, citotoxicidad y estabilidad in
vitro se analizaron estadsticamente utilizando student`s t-test. El nivel de significacin estadstica
se estableci en p
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concentracin (. Fig. 1A). La absorbancia en el espectro UV, que describe la reduccin de GNP, se
encontr que era directamente relacionada con la concentracin de las gomas. La intensidad de la
banda de absorcin se increment gradualmente y la intensidad mxima de absorcin se alcanz a
1,5 mg / ml, lo que indica la mxima concentracin de nanopartculas de oro.
Optimizacin de diferentes variables de formulacin para la sntesis de goma de xantano estabilizador de nanopartculas de oro. (a) Efecto de
concentracin de goma xantano (b) Volumen de goma (c) el volumen de oro y (d) concentracin de oro.
El efecto del oro en relacin con el volumen de la goma se evalu mediante la variacin del
volumen de la goma en el intervalo de 2,5-10 ml (. Fig. 1 b). En el ms bajo volumen de goma (2,5
ml) se observ en un cambio de pico y la banda de absorcin pas a 550 nm lo que sugiri que el
volumen de la goma ms bajo no fue suficiente para reducir los iones Au. Cuando el volumen de la
goma se cambi 5-7,5 ml seguido de 10 ml, no hubo cambio significativo en la banda de absorcin
caracterstica, pero la absorbancia se redujo. La intensidad mxima de absorcin se alcanz a 5 ml
y se consider volumen goma ptima para la sntesis de XGNP. El efecto de la concentracin deoro (. Fig. 1 C) y el volumen (. Fig. 1 D) tambin se estudi y se encontr como resultado de otros
informes anteriores. Un volumen de 100 l de solucin de oro 10 mM mostr una mejor
absorbancia a 525 nm.
Temperatura y el tiempo de reaccin son dos parmetros de proceso importantes en la sntesis de
nanopartculas de oro. En este estudio, la temperatura se cambi en el intervalo de 60-90 C con
10 mM de HAuCl4 de concentracin y una solucin de goma de 1,5 mg / ml (. Fig. 2 a). La
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intensidad mxima de la banda de absorcin caracterstica se alcanz a 80 C que indica la
mxima concentracin de nanopartculas de oro. Para la optimizacin del tiempo de reaccin, la
sntesis de nanopartculas se estudi hasta 4 h. En la absorbancia se encontr un aumento hasta 2
h y despus no hubo ningn cambio en la absorbancia (. Fig. 2 b).
Fig. 2 Efecto de la temperatura (a) y el tiempo de reaccin (b) en la sntesis de XG estabilizador de nanopartculas de oro.
3.2. Caracterizacin de goma de xantano estabilizador de nanopartculas de oro
El dimetro hidrodinmico y el ndice de polidispersidad optimizado de XGNP se determinaron
mediante el mtodo de dispersin de luz dinmica (DDL). El dimetro hidrodinmico medio
observado fue de 41,2 3,78 nm. Las nanopartculas preparadas mostraron una alta
polidispersidad (0,35-0,6) que se puede atribuir a la presencia de la amplia gama de partculas. El
alto potencial superficial negativo (-47,2 2,59) indic la alta estabilidad de las nanopartculas y la
presencia de molculas de goma en la superficie de las nanopartculas. La presencia del grupo
acetilo en la posicin O-6 y cido pirvico vinculado con el azcar manosa es responsable de la
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carga negativa. Despus de la carga de DOX, la carga superficial se redujo a -29,1 2,78 mV
indicando la interaccin entre el grupo amino cargado positivamente de DOX y grupo cido
negativo de la goma. La morfologa de la superficie de las nanopartculas y el tamao de partcula
se determinaron por microscopa electrnica de transmisin. Fig. 3. mostraron que las
nanopartculas eran de forma esfrica y 15-20 nm de tamao.
Fig. 3 Microscopa electrnica de transmisin (TEM) Imagen de nanoparticulas de oro estabilizadas con goma de xantano y cargadas con Dox (DXGP).
Las interacciones qumicas entre DOX y nanopartculas se estudiaron por anlisis de FTIR (. Fig.
4). En los espectros de XG, el pico de vibracin de hidrgeno -OH y C-H se observa estiramiento a
3.416 y 2.902 cm -1, respectivamente. El pico de la vibracin del acetal fue encontrado en 1051,8
cm -1, mientras que C=O estiramiento de pico se encuentra en 1728,4 cm -1. Los espectros de
FITR de nanopartculas en blanco exhibieron todos los picos caractersticos de XG en 3398, 1728 y
1042 cm -1. El pico a 1254,2 cm -1 present el grupo C-O-C. El DXGP mostr picos principales IR
tanto XG como en DOX que muestran la unin no covalente de DOX a las nanopartculas.
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Fig. 4. FTIR Los espectros de (a) Dox puro (b) Nativo XG (c) GNP y (d) Dox cargado con GNP.
Fig. 5.Termogramas de exploracin diferencial de (a) DOX puro (b) Dox cargado con goma de xantano estabilizado con nanopartculas y (c) goma de
xantano nativa.
DSC es una tcnica til para explicar la estabilidad trmica y las transiciones de fase. Fig. 5 ilustra
los termogramas DSC de DOX puro, XG nativo y DXGP. El barrido de DSC de XG exhibi
transicin endotrmica a 125 C. El pico endotrmico de DOX apareci en su punto de fusin de
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195 C. Este pico fue desaparecido en los espectros DXGP lo que indica que DOX no se precipit
en la superficie de las nanopartculas, pero estaba presente como dispersin molecular o amorfa.
3.3. DOX cargado
La carga de doxorrubicina observada se encontr que era 71,4 2,53%. La alta carga de frmaco
se puede atribuir a la presencia de XG en la superficie de las nanopartculas. La goma de xantano
contiene restos cargados negativamente, tales como el cido pirvico que interacta con el grupo
amina cargada positivamente de la doxorrubicina.
3.4. En los estudios liberacin de frmaco in vitro
La liberacin de frmacos in vitro de las nanopartculas se estudi en PBS y SAB buffer (Fig. 6).
Las nanopartculas mostraron una liberacin completa de frmacos (drogas) dentro de 10 h. Hasta
4 h, no hubo diferencia significativa (p > 0,05) en la liberacin de la doxorrubicina en ambos
medios, pero al final la liberacin de DOX fue mayor en el PRS (98,1%) en comparacin con PBS
(83,6%). La liberacin ms rpida de DOX fue en el PRS se puede atribuir a la protonacin de los
grupos amino de las molculas de DOX que aumenta la hidrofilia y la solubilidad a pH ms bajo. La
protonacin del grupo amino tambin conduce a la disminucin de la interaccin entre DOX y el
PNB (Minati et al., 2012). El pH de PBS 7,4 es una condicin simulada para el plasma de la sangre
mientras que SAB el pH 4,5 es para el ambiente interno de la clula de cncer. As, la liberacin
ms lenta de DOX en PBS y una liberacin ms rpida en el PRS ayudaran a liberar la cantidad
mxima de frmaco en el tumor y por lo tanto mejora la eficacia teraputica de la formulacin.
Fig. 6 La liberacin in vitro de medicamentos de DXNP en tampn de acetato sdico pH 4,5 y solucin salina de fosfato de pH 7,4 tampn.
3.5. Toxicidad Hemoltica
Las nanopartculas son reportados para causar estrs oxidativo inducido por hemlisis (Teodora,
2013). Por lo tanto, la idoneidad para la administracin intravenosa de nanopartculas se determina
generalmente por el estudio hemoltico. En este estudio, la toxicidad depende de la dosis
hemoltica de las nanoparticulas de oro estabilizadas con goma de xantano. Las nanopartculas
preparadas no mostraron hemlisis hasta 200 g/mL.
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3.6. Los estudios de citotoxicidad
La actividad anti-proliferativa de la doxorrubicina cargada en nanoparticulas de oro estabilizadas
con goma de xantano (DXGP) y libre de DOX se estudi en clulas de cncer de pulmn humano
A549. La viabilidad celular se determin por el ensayo MTT despus de 48 h de incubacin con
diferentes concentraciones (. Fig. 7). Nanoparticulas de oro estabilizadas con xantano (BXNP) se
tomaron como control positivo, y no disminuy la viabilidad celular en cualquier concentracin del
ensayo. Se sugiri que las nanopartculas preparadas fueran no txicas y biocompatibles.
Nanopartculas cargadas con frmaco mostraron citotoxicidad dependiente de la concentracin. La
viabilidad celular se disminuy con el aumento de la concentracin de DOX. El valor de IC 50DOX
puro y DXGP fue 2,46 y 0,79 g / ml, respectivamente. El menor valor de IC 50 correspondiente a
DXGP indica ms citotoxicidad que se puede atribuir a una mayor absorcin celular y por lo tanto
en una mayor concentracin intracelular de los frmacos. Sin embargo, el mecanismo exacto y la
funcin de grupos carbohidratos presentes en nanopartculas en la captacin celular requieren una
investigacin detallada. Una posible razn puede ser debida a la presencia de azcares de
manosa en la composicin de goma de xantano, que se utiliz para la estabilizacin de GNP. Est
documentado que los receptores de manosa estn regulados en las clulas de cncer de pulmn
humano A549 (Basuki et al., 2014 y El-Boubbou et al., 2010). Basuki et al.) donde se muestra la
mejora en la captacin celular de nanopartculas de hierro funcionalizados de manosa, en clulas
de cncer de pulmn humano A549. Por lo tanto, la presencia de manosa en la goma de xantano
puede haber contribuido a aumentar en la absorcin del frmaco a travs del receptor mediada por
va de endocitosis.
Fig. 7. El porcentaje de viabilidad celular de clulas de cncer de pulmn humano A549 despus de 48 h de tratamiento con DOX libre, BGNP y DXNP
(media SD, n = 3).
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3.7. Los estudios de estabilidad
Se estudi la estabilidad coloidal de DXGP para ambas estabilidades fsicas y qumicas. El cambio
en el tamao de partcula y potencial zeta se muestran en la figura. 8. No fueron observados
cambios significativos (p > 0.05) en el tamao de partcula y potencial zeta hasta los 15 das. Pero,
la degradacin qumica de DXNP era ms rpido que la inestabilidad fsica. El contenido de DOX
era menos de 90% dentro de las 24 h. Sin embargo, la degradacin de DOX era ms lenta con
DXGP en comparacin que con DOX pura. La tasa de degradacin del frmaco (K) fue de 8,28
10 -3 y 5,07 10 -3 da -1 para el DOX puro y DXGP (. Fig. 8 c). Por lo tanto, la cada en el
contenido de frmaco (drogas) se debe a sensibilidad a la luz de la propia DOX no a causa de la
formulacin.
Fig. 8 Estabilidad en el almacenamiento de DXGP: (a) dimetro de partculas (b) potencial zeta y (c) el contenido de DOX.
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DXGP mostr una amplia rango de estabilidad del pH (pH 5-9). La absorbancia observada de
DXGP a 480 nm fue de 1,109, 0,899, 0,908, 0,927 y 0,776 para pH 3, 5, 7, 9 y pH 11,
respectivamente ( . Fig. 9 a). La absorbancia de la muestra de control fue de 0,931. Los resultados
sugirieron que XG o nivelacin de hidratos de carbono de las nanopartculas ayudaron a aumentar
la estabilidad coloidal de nanopartculas de oro. La disminucin de la absorbancia a pH 11 puede
ser debido a propiedades de formacin del gel de XG en los niveles ms altos de pH (pH> 10)
(Sharma et al., 2006).
Fig. 9. Efecto del pH y l a fuerza inica sobre la estabilidad de DXGP.
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En otro estudio, DXGP fueron tratados con diferente concentracin de NaCl para determinar la
estabilidad de las nanopartculas en diferentes concentraciones inicos. Fig. 9 b. muestra el patrn
de absorbancia de DXGP despus de 24 h de incubacin con diferentes concentraciones de NaCl.
El grupo de control se incub en agua desionizada y sin NaCl. El DXGP resultaron ser estables
hasta 0,5 M de concentracin de NaCl.
La estabilidad de DXGP se evalu adicionalmente en dos condiciones -diluido (10%, v / v de suero)
y el suero sin diluir o 100%. Suero de la figura. 10 a. mostr el dimetro de partcula de DXGP
expuestos a suero, despus de diferentes perodos de tiempo. En ambas las condiciones, el
tamao de partcula se aument continuamente hasta las 72 h pero, el aumento en el dimetro de
partcula era ms en suero no diluido que suero diluido. Despus de 2 h, el tamao de las
partculas se increment en 7,1 nm en 10% de suero mientras que aument en un 31,5 nm en
100% de suero. A partir de la figura. 10 a. Est claro que DXGP eran estables hasta 24 h en
ambas condiciones pero despus el tamao de nanopartcula se aument enormemente. El
aumento en el tamao de partcula se puede explicar por la adsorcin de protenas sricas o de
otros componentes en la superficie de las nanopartculas. (Yang et al., 2009 y Zhang y Zhang,
2010). La dispersin de nanopartculas en agua destilada tena un alto potencial zeta negativo de -
30,2 mV y por lo tanto las interacciones electrostticas entre las nanopartculas electronegativos y
componentes de suero positivas pueden tambin no ser descartado. Esta posibilidad fue bien
apoyado por los valores de potencial zeta observados despus de la adicin de al suero (Fig. 10
b). Se aument el potencial Zeta de nanopartculas (valores menos negativos) dramticamente
debido a la neutralizacin de carga. Despus de 24 h, la carga superficial de DXGP fue de -18,2 y -
14,5 mV en 10% y 100% en suero, respectivamente. Mayor potencial zeta en el 100% de suero
indic que haba ms interacciones entre las nanopartculas y protenas sricas que conducen a un
mayor tamao de partcula.
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Fig. 10. Estabilidad en suero del DXGP (a) tamao de partcula (b) potencial zeta (c) los espectros de absorcin en diluido (10%) de suero y (d) los
espectros de absorcin en sin diluir (100%) de suero.
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Tambin se observ el cambio en el patrn de absorcin de DXGP con el tiempo en el rango de
350-750 nm. Curiosamente, el patrn de absorcin en suero diluido (. Fig. 10 C) fue similar a la de
los espectros observados durante todo el estudio, pero un nuevo espectro de absorcin se observ
en 100% de suero (. Fig. 10 D). Puede ser debido a, como se mencion anteriormente, los
componentes del suero adsorbidos han interactuado electro-estticamente. Sin embargo, no se
observ ningn cambio en los espectros de absorcin hasta 24 h en ambas condiciones de suero.
En general, DXGP fue estable fsica y qumicamente hasta 24 h, incluso en las condiciones
extremas de suero.
4. Conclusiones
Las aplicaciones de las nanopartculas de oro como vehculo multifuncional (portador de la entrega
de drogas) estn aumentando debido a la facilidad de sntesis, la biocompatibilidad y conjugacin
de superficie. En esta investigacin, las nanopartculas de oro se sintetizaron usando goma de
xantano natural y biocompatibles, como agente de reduccin y tapn. La goma de xantano a muy
baja concentracin 1,5 mg / ml convierte el oro inico a partculas de oro neutros con un tamao de
partcula de 15-20 nm. Se encontraron nanopartculas no txicas y biocompatibles en el estudio de
hemlisis. La doxorrubicina se carg a las nanopartculas a travs de interaccin no covalente. Las
nanopartculas de oro preparadas ricas en carbohidratos mostraron una alta carga de frmaco,
buena estabilidad coloidal y realza su citotoxicidad en clulas de cncer de pulmn A549. La alta
estabilidad fsica de la goma estabilizadora de nanopartculas se puede atribuir a la repulsin
estrica entre las partculas proporcionadas por la misma carga de restos de goma presente en la
superficie de las nanopartculas. La endocitosis mediada por receptores de las nanopartculas
podra ser una razn para una mejor actividad contra el cncer. La presencia de manosa en la
goma xantano puede haber contribuido en este sentido. Por lo tanto, el enfoque basado en la goma
natural podra ser un mejor mtodo para la sntesis de nanopartculas de oro.
Agradecimientos
El trabajo de investigacin fue apoyada por el CSIR-IICT bajo el proyecto Advanced Drug Delivery
(CSC 0302). Clorhidrato de doxorrubicina fue una especie de regalo de Therdose Pharma,
Hyderabad, India. HK gracias al jefe del centro de investigacin IICT-RMIT por proporcionar Becas
de Investigacin. DP es otorgada a la investigacin por CSIR, Nueva Delhi. Los autores tambin
agradecen al Director, CSIR-Indian Institute of Chemical Technology, Hyderabad por proporcionar
los servicios necesarios.
Referencias
Almeida et al., 2013
J.P. Almeida, E.R. Figueroa, R.A. Drezek
Gold nanoparticle mediated cancer immunotherapy
Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (2013)
Aryal et al., 2009
S. Aryal, J.J. Grailer, S. Pilla, D.A. Steeber, S. Gong
-
5/20/2018 Nanoparticulas de Oro
18/22
Doxorubicin conjugated gold nanoparticles as water-soluble and pH-responsive anticancer drug
nanocarriers
Journal of Material Chemistry, 19 (2009), pp. 78797884
Basuki et al., 2014
J.S. Basuki, L. Esser, H.T.T. Duong, Q. Zhang, P. Wilson, M.R. Whittaker et al.
Magnetic nanoparticles with diblock glycopolymer shells give lectin concentration-dependent MRI
signals and selective cell uptake
Chemical Science, 5 (2014), pp. 715726
Burygin et al., 2009
G.L. Burygin, B.N. Khlebtsov, A.N. Shantrokha, L.A. Dykman, V.A. Bogatyrev, N.G. Khlebtsov
On the enhanced antibacterial activity of antibiotics mixed with gold nanoparticles
Nanoscale Research Letters, 4 (8) (2009), pp. 794801
Carvalho et al., 2009
C. Carvalho, R.X. Santos, S. Cardoso, S. Correia, P.J. Oliveira, M.S. Santos et al.
Doxorubicin: The good, the bad and the ugly effect
Current Medicinal Chemistry, 16 (25) (2009), pp. 32673285
Chen et al., 2007
Y.H. Chen, C.Y. Tsai, P.Y. Huang, M.Y. Chang, P.C. Cheng, C.H. Chou et al.
Methotrexate conjugated to gold nanoparticles inhibits tumor growth in a syngeneic lung tumor
model
Molecular Pharmaceutics, 4 (5) (2007), pp. 713722
Comba et al., 2011
S. Comba, D. Dalmazzo, E. Santagata, R. Sethi
Rheological characterization of xanthan suspensions of nanoscale iron for injection in porous media
Journal of Hazardous Materials, 185 (23) (2011), pp. 598605
Comba and Sethi, 2009
S. Comba, R. Sethi
Stabilization of highly concentrated suspensions of iron nanoparticles using shear-thinning gels of
xanthan gum
Water Research, 43 (15) (2009), pp. 37173726
Desplanques et al., 2012
S. Desplanques, F. Renou, M. Grisel, C. Malhiac
Impact of chemical composition of xanthan and acacia gums on the emulsification and stability of
oil-in-water emulsions
Food Hydrocolloids, 27 (2012), pp. 401410
-
5/20/2018 Nanoparticulas de Oro
19/22
Dhar et al., 2008
S. Dhar, E.M. Reddy, A. Shiras, V. Pokharkar, B.L. Prasad
Natural gum reduced/stabilized gold nanoparticles for drug delivery formulations
Chemistry- A European Journal, 14 (33) (2008), pp. 1024410250
Duncan et al., 2010
B. Duncan, C. Kim, V.M. Rotello
Gold nanoparticle platforms as drug and biomacromolecule delivery systems
Journal of Controlled Release, 148 (2010), pp. 122127
El-Boubbou et al., 2010
K. El-Boubbou, D.C. Zhu, C. Vasileiou, B. Borhan, D. Prosperi, W. Li et al.
Magnetic glyco-nanoparticles: A tool to detect, differentiate, and unlock the glyco-codes of cancer
via magnetic resonance imaging
Journal of American Chemical Society, 132 (12) (2010), pp. 44904499
Fan et al., 2013
G. Fan, L. Cang, W. Qin, C. Zhou, H.I. Gomes, D. Zhou
Surfactants-enhanced electrokinetic transport of xanthan gum stabilized nanoPd/Fe for the
remediation of PCBs contaminated soils
Separation and Purification Technology, 114 (2013), pp. 6472
Gibson et al., 2007
J.D. Gibson, B.P. Khanal, E.R. Zubarev
Paclitaxel-functionalized gold nanoparticles
Journal of American Chemical Society, 129 (37) (2007), pp. 1165311661
Gu et al., 2012
Y.J. Gu, J. Cheng, C.W. Man, W.T. Wong, S.H. Cheng
Golddoxorubicin nanoconjugates for overcoming multidrug resistance
Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 8 (2) (2012), pp. 204211
Jian et al., 2012
H. Jian, L. Zhu, W. Zhang, D. Sun, J. Jiang
Galactomannan (from Gleditsia sinensis Lam.) and xanthan gum matrix tablets for controlled
delivery of theophylline: In vitro drug release and swelling behaviourCarbohydrate Polymers, 87 (2012), pp. 21762182
Jung et al., 2013
J. Jung, S. Park, S. Hong, M.W. Ha, H.G. Park, Y. Park et al.
Synthesis of gold nanoparticles with glycosides: Synthetic trends based on the structures of
glycones and aglycones
Carbohydrate Research (2013)
-
5/20/2018 Nanoparticulas de Oro
20/22
Khan et al., 2013
M.S. Khan, D. Vishakantea, H. Siddaramaiah
Gold nanoparticles: A paradigm shift in biomedical applications
Advances in Colloid and Interface Science, 199200 (2013), pp. 4458
Kumar et al., 2011
K.P. Kumar, W. Paul, C.P. Sharma
Green synthesis of gold nanoparticles with Zingiber officinale extract: Characterization and blood
compatibility
Process Biochemistry, 46 (2011), pp. 20072013
Laginha et al., 2005
K.M. Laginha, S. Verwoert, G.J.R. Charrois, T.M. Allen
Determination of doxorubicin levels in whole tumor and tumor nuclei in murine breast cancer tumors
Clinical Cancer Research, 11 (2005), pp. 69446949
Minati et al., 2012
L. Minati, V. Antonini, S. Torrengo, M.D. Serra, M. Boustta, X. Leclercq et al.
Sustained in vitro release and cell uptake of doxorubicin adsorbed onto gold nanoparticles and
covered by a polyelectrolyte complex layer
International Journal of Pharmaceutics, 438 (12) (2012), pp. 4552
Mirza and Shamshad, 2011
A.Z. Mirza, H. Shamshad
Preparation and characterization of doxorubicin functionalized gold nanoparticlesEuropean Journal of Medicinal Chemistry, 46 (5) (2011), pp. 18571860
Oliveira et al., 2013
R. Oliveira, P. Zhao, N. Li, L.C.S. Maria, J. Vergnaud, J. Ruiz et al.
Synthesis and in vitro studies of gold nanoparticles loaded with docetaxel
Advances in Colloid and Interface Science, 199200 (2013), pp. 4458
Phaechamud and Ritthidej, 2007
T. Phaechamud, G.C. Ritthidej
Sustained-release from layered matrix system comprising chitosan and xanthan gumDrug Development and Industrial Pharmacy, 33 (2007), pp. 595605
Pissuwan et al., 2011
D. Pissuwan, T. Niidome, M.B. Cortie
The forthcoming applications of gold nanoparticles in drug and gene delivery systems
Journal of Controlled Release, 149 (1) (2011), pp. 6571
-
5/20/2018 Nanoparticulas de Oro
21/22
Prabaharan et al., 2009
M. Prabaharan, J.J. Grailer, S. Pilla, D.A. Steeber, S. Gong
Gold nanoparticles with a monolayer of doxorubicin-conjugated amphiphilic block copolymer for
tumor-targeted drug delivery
Biomaterials, 30 (30) (2009), pp. 60656075
Rouhana et al., 2007
L.L. Rouhana, J.A. Jaber, J.B. Schlenoff
Aggregation-resistant water-soluble gold nanoparticles
Langmuir, 23 (2007), pp. 1279912801
Saha et al., 2007
B. Saha, J. Bhattacharya, A. Mukherjee, A.P. Ghosh, C.R. Santra, A.K. Dasgupta et al.
In vitro structural and functional evaluation of gold nanoparticles conjugated antibiotics
Nanoscale Research Letters, 2 (12) (2007), pp. 614622
Santos et al., 2005
H. Santos, F. Veiga, M.E. Pina, J.J. Sousa
Compaction compression and drug release properties of diclofenac sodium and ibuprofen pellets
comprising xanthan gum as a sustained release agent
International Journal of Pharmaceutics, 295 (12) (2005), pp. 1527
Sereno et al., 2007
N.M. Sereno, S.E. Hill, J.R. Mitchell
Impact of the extrusion process on xanthan gum behaviour
Carbohydrate Research, 342 (10) (2007), pp. 13331342
Sharma et al., 2006
B.R. Sharma, L. Naresh, N.C. Dhuldhoya, S.U. Merchant, U.C. Merchant
Xanthan gumA boon to food industry
Food promotion chronicle, 1 (5) (2006), pp. 2730
Sinha et al., 2004
V.R. Sinha, B.R. Mittal, K.K. Bhutani, R. Kumaria
Colonic drug delivery of 5-fluorouracil: An in vitro evaluation
International Journal of Pharmaceutics, 269 (1) (2004), pp. 101108
Teodora, 2013
M. Teodora
Hemolysis as expression of nanoparticles-induced cytotoxicity in red blood cells
Biotechnology, Molecular Biology and Nanomedicine, 1 (1) (2013), pp. 712
Tiraferri et al., 2008
-
5/20/2018 Nanoparticulas de Oro
22/22
A. Tiraferri, K.L. Chen, R. Sethi, M. Elimelech
Reduced aggregation and sedimentation of zero-valent iron nanoparticles in the presence of guar
gum
Journal of Colloid and Interface Science, 324 (12) (2008), pp. 7179
Vecchia et al., 2009
E.D. Vecchia, M. Luna, R. Sethi
Transport in porous media of highly concentrated iron micro- and nanoparticles in the presence of
xanthan gum
Environmental Science & Technology, 43 (23) (2009), pp. 89428947
Full Text via CrossRef
Xue and Sethi, 2012
D. Xue, R. Sethi
Viscoelastic gels of guar and xanthan gum mixtures provide long-term stabilization of iron micro-
and nanoparticles
Journal of Nanoparticle Research, 14 (2012), pp. 12391253
Full Text via CrossRef
Yang et al., 2009
W. Yang, L. Zhang, S. Wang, A.D. White, S. Jiang
Functionalizable and ultra stable nanoparticles coated with zwitterionic poly(carboxybetaine) in
undiluted blood serum
Biomaterials, 30 (2009), pp. 56175621
Article | PDF (749 K) | View Record in Scopus | Citing articles (72)Zhang and Zhang, 2010
L. Zhang, L. Zhang
Lipid-polymer hybrib nanoparticles: Synthesis characterization and applications
Nano LIFE, 1 (2010), pp. 163173
View Record in Scopus | Full Text via CrossRef | Citing articles (16)
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