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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

Microrobots eliminados por células inmunes (superior) y microrobots zwitteriónicos camuflados no detectados (inferior)
Terapias avanzadas

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 Applicationsrealizada 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