Nanopartículas de kafirina como vehículo de compuestos bioactivos

Abstract

Las kafirinas son la principal proteína de almacenamiento del grano de sorgo, debido a su inferior calidad nutricional y desempeño limitado en el tracto digestivo humano, los esfuerzos de investigación en los últimos años se han dirigido a sus aplicaciones como biomateriales alternativos de valor agregado. Las mismas pertenecen a la familia de las prolaminas con propiedades características únicas como: su solubilidad en alcohol, su insolubilidad en agua, conformación alargada, alta hidrofobicidad, entre otros. Además, estas proteínas tienen la capacidad de autoensamblarse en micelas inducido por la polaridad del solvente, en un proceso denominado precipitación anti-disolvente. Las nanopartículas orgánicas presentan las siguientes ventajas: biocompatibilidad, biodegradabilidad, alta capacidad de unión a fármacos, absorción adecuada por las células, targeting (orientación), posibilidad de producción simple y de bajo coste, entre otros. Sin embargo, el uso de kafirinas como carrier o nano-vehículo sigue siendo escaso. En esta tesis de maestría se ha trabajado bajo la hipótesis de preparar y estudiar las propiedades de nanopartículas de kafirina y su uso en la encapsulación de la hormona progesterona. Para ello con un enfoque de biorrefinería se partió de DDGS (granos secos de destilería con solubles) principal subproducto de la producción de bioetanol. Luego de estudiar diversas condiciones de purificación, se evaluaron estrategias alternativas de síntesis y se caracterizaron las nanopartículas obtenidas. Las mismas presentaron (DLS, PDI y PZ de: 224 ± 8 nm; 0.255 ± 0.03; -35 ± 2mV, respectivamente) que fue corroborado por SEM.La evaluación de la estabilidad coloidal mostró a 4°C, efectos de agregación y degradación con el paso del tiempo, donde a pH mayores a 5, las nanoestructuras son estables, ya que presentaron potenciales en el rango de -39 a -61 mV, lo suficientemente alto como para evitar la agregación de éstas. Los estudios de encapsulación mostraron una eficiencia del 88% y un rendimiento del 72% a 20 µg/mL de progesterona inicial, haciendo que ésta sea la mejor condición, dentro del barrido de concentraciones de 12 – 164 µg/mL de progesterona. Se ha caracterizado fisicoquímicamente los nanoencapsulados los cuales no mostraron cambios significativos con respecto a las nanopartículas de kafirina. Además, las nanopartículas y los nanoencapsulados resultaron no ser citotóxicas en la línea celular de queratinocito humano (HaCaT) mediante el ensayo de MTT a concentraciones de 10 – 100 µg/mL de progesterona. v Finalmente, se logró demostrar la hipótesis de la tesis realizando ensayos en medio de tracto digestivo simulado (ITG) de los nanoencapsulados y de las nanopartículas de kafirina, que fueron incubados durante 2 horas a 37ºC y 150 rpm y mostraron la liberación del fármaco encapsulado. Se cuantificó la cantidad de progesterona dentro de los nanoencapsulados y se corroboró su ausencia en las nanopartículas de kafirina. Para la cuantificación de este se utilizaron distintas técnicas: colorimétrica, ELISA y ECLIA. En consecuencia, este trabajo demuestra al mejor de nuestro conocimiento, por primera vez el uso de nanopartículas de kafirina sintetizadas a partir de un residuo industrial como una nanovehículo de progesterona.