Reacciones electroquimioluminiscentes y parámetros cielab: estudio de la interacción de especies biomédicas en dendrímeros y nanopartículas

Abstract

La presente Tesis Doctoral, formulada en la modalidad de Tesis por Compendio de Publicaciones, constituye un estudio en profundidad de una serie de interacciones ligando-receptor, que tienen en común la naturaleza supramolecular, la baja toxicidad para el organismo humano y la probada capacidad portadora del receptor (dendrímeros de tipo PAMAM y nanopartículas de oro o plata protegidas por citrato sódico) y el hecho de que el ligando presenta un interés biomédico o biológico, constituyendo por tanto un avance en el campo del conocimiento y la modulación de dichas interacciones con vistas al desarrollo de posibles aplicaciones biomédicas. En el transcurso de los estudios que dan lugar a esta Tesis se ha llevado a cabo el desarrollo y puesta a punto de dos metodologías de trabajo novedosas. La primera de ellas es la electroquimioluminiscencia (ECL) generada por dendrímeros PAMAM en presencia de un sensibilizador y en ausencia de coreactivo adicional, que permite el estudio de las interacciones tanto interdendrímicas como del dendrímero con un ligando adicional; esta línea de investigación continúa la iniciada por nuestro Grupo de Investigación en 2012. La segunda metodología, totalmente nueva en este caso, estudia la aplicación de los parámetros colorimétricos CIELab al estudio del comportamiento de sistemas de nanopartículas en presencia de ligandos que inducen agregación acompañada de cambio de color, medible y cuantificable a partir del análisis de dichos parámetros, y a la determinación de las constantes de interacción ligando-receptor de dichos sistemas. Finalmente, una tercera parte de la Tesis se encuentra dedicada a la influencia de las nanopartículas de oro y plata sobre un sistema ECL modelo, con el objetivo de realizar una aproximación al comportamiento de la especie sensibilizadora, Ru(bpy)32+, en presencia de partículas de fuerte carga aniónica.

The present PhD Thesis, formulated under the Thesis by Publications model, constitutes a thorough study of a series of ligand-receptor interactions, which share a number of common traits: receptors (PAMAM dendrimers and citrate-capped nanoparticles) are of a supramolecular nature, present a low toxicity in humans, and their drug carrier capacity has been proven beyond any doubts, while ligands are of biomedical or biological interest, making these studies into an important first step for the knowledge and modulation of those systems and opening up possible research venues for their application in biomedicine. In the course of the research involved in this PhD Thesis two novel methodologies have been developed and tested. The first one is the application of electrogenerated chemiluminiscence reactions (ECL) carried out by addition of PAMAM dendrimers into a sensibilizer solution with no additional coreactants, which allows for the study of both interdendrimic and dendrimer-ligand interactions. This line of research continues the one started by our Research group in 2012. The second methodology has been developed from the start in the course of this PhD Thesis, and focuses in the study of nanoparticle-receptor interactions presenting aggregation-induced color changes by using the colorimetric parameters of the CIELab color system, which allows for the quantification of those changes and for the determination of ligand-receptor binding constants. Finally, the third part of the Thesis covers the influence of both gold and silver nanoparticles over a model ECL system, studying the behavior changes of the common sensibilizer species Ru(bpy)32+ in the presence of highly-charged negative particles.