Materiales zwitteriónicos para aplicaciones biomédicas
Investigadores del grupo GEMAT de IQS han desarrollado dos tecnologías basadas en materiales zwitteriónicos: un sistema oral de liberación de fármacos para el tratamiento de la malaria y una fotorresistencia zwitteriónica para la microimpresión de micro-robots no-inmunogénicos
La incapacidad de la mayoría de biomateriales para superar al sistema inmune evita su aplicación médica. Los materiales zwitteriónicos han emergido como materiales prometedores para superar dicha barrera gracias a sus propiedades antiadherentes que evitan la absorción de proteínas, fenómeno desencadenante de la respuesta inmune.
El Dr. Pol Cabanach defendió recientemente su tesis doctoral – Zwitterionic Materials for Biomedical Applications – realizada dentro del Grupo de Ingeniería de Materiales GEMAT de IQS, co-dirigida por el Profesor Salvador Borrós de IQS y el Profesor Abdon Pena-Francesch de University of Michigan (previamente investigador post-doctoral del Max Planck Institute For Intelligent Systems (MPI-IS)).
Esta investigación ha conducido a dos sistemas basados en materiales zwitteriónicos. En primer lugar, se ha conseguido una plataforma de liberación de fármacos basada en polímeros anfifílicos auto-ensamblados en nanopartículas zwitteriónicas, mostrando gran capacidad de encapsulación de moléculas hidrofóbicas y potencial para evitar la adhesión a la mucosa intestinal al ser administradas oralmente.
Este sistema de liberación de fármacos ha sido optimizado para un tratamiento dirigido a la malaria, con pruebas tanto in vitro – para confirmar la actividad de las nanopartículas – como in vivo, utilizando ratones para testar la absorción oral del fármaco[1]. Estas pruebas se han realizado en colaboración con el grupo de Nanomalaria (IBEC-ISGlobal) y la Universidad de Cardiff.
En una segunda parte de su investigación, realizada en el el grupo de Physical Intelligence del MPI-IS, dirigido por el profesor Metin Sitti [2], el Dr. Cabanach ha desarrollado una fotorresistencia zwitteriónica para la impresión de micro-robots no-inmunogénicos, que pueden permanecer ‘camuflados’ y evitar ser reconocidos por las células inmunes de nuestro cuerpo, comportamiento no visto en ningún sistema microrobótico anterior. Ese trabajo quiere servir como fuente de materiales no-inmunogénicos para la creación de microrobots médicos y otros microdispositivos para aplicaciones biomédicas.
[1] Arnau Biosca, Pol Cabanach et al, Zwitterionic self-assembled nanoparticles as carriers for Plasmodium targeting in malaria oral treatment, Journal of controlled released, Vol 331, 2021, pgs 364-375
[2] Pol Cabanach et al, Zwitterionic 3D-Printed Non-Immunogenic Stealth Microrobots, Advanced materials, 2020, 32, 200313