Development and characterization of solid lipid nanoparticles (SLN) as a vehicle of biomolecules

Abstract

[eng] The interest of this work was to manufacture solid lipid nanoparticles that serve as a vehicle for biomolecules, specifically Chondroitin sulfate and pEGFP plasmid DNA. In the experimental part, the reagents and equipment used, and the methodology applied for the production and characterization of the nanoparticles are exposed, in accordance with the latest scientific trends contrasted bibliographically.

The nanoparticles were manufactured by the hot Microemulsion method, and the final formula was optimized by means of a 3x3x2 Experimental Factorial Design, where the critical operating parameters Concentration (mg/ml), Stirring rate (rpm) and Reaction Time were evaluated. (min).

Five valid formulas to encapsulate CHON demonstrated stability both nanoparticles in aqueous media and lyophilized nanoparticles. The physicochemical characterization of the formulations as CHON vehicle presented sizes smaller than 200nm, negative zeta potential and mainly circular morphology. At the level of biomolecular studies, the nanoparticles did not show cellular toxicity, they demonstrated the ability to internalize different cell lines and the ability to modify the inflammatory activity in inflamed cells. The ex vivo studies support the possibility of applying the nanoparticles as a CHON vehicle to be administered in a living being.

On the other hand, two nanoparticle formulations also proved to be useful as pDNA vehicles, presenting sizes smaller than 170 nm, positive zeta potential, and protecting DNA against enzymes that degrade this nucleic acid. The lipoplexes, formed between the nanoparticles and the DNA, did not show cytotoxicity and were able to transfect cells through the expression of the green fluorescent protein (EGFP).

With the study carried out, it will be possible in the future to propose said nanoparticles to treat certain diseases or that are useful in other applications in the pharmaceutical field.

[spa] El interés de este trabajo fue fabricar nanopartículas lipídicas sólidas que sirvieran como vehículo para biomoléculas, específicamente Condroitín sulfato y ADN plásmido pEGFP. En la parte experimental se exponen los reactivos y equipos utilizados y la metodología aplicada para la producción y caracterización de las nanopartículas, de acuerdo con las últimas tendencias científicas contrastadas bibliográficamente.

Las nanopartículas fueron fabricadas por el método de Microemulsión en caliente, y la fórmula final fue optimizada mediante un Diseño Factorial Experimental 3x3x2, donde se evaluaron los parámetros críticos de operación Concentración (mg/ml), Velocidad de Agitación (rpm) y Tiempo de Reacción (min).

Cinco fórmulas válidas para encapsular CHON demostraron estabilidad tanto en medio acuoso como liofilizadas. La caracterización fisicoquímica de las formulaciones como vehículo CHON, presentó tamaños menores a 200nm, potencial zeta negativo y morfología principalmente circular. A nivel de estudios biomoleculares las nanopartículas no mostraron toxicidad celular, demostraron capacidad de internalizar de diferentes líneas celulares y capacidad de modificar la actividad inflamatoria en células inflamadas. Los estudios ex vivo avalan la posibilidad de aplicar las nanopartículas como vehículo de CHON para ser administrado en un ser vivo.

Por otro lado, dos formulaciones de nanopartículas también demostraron ser útiles como vehículo de pDNA, presentando tamaños menores a 170 nm, potencial zeta positivo y protegiendo al ADN contra enzimas que degradan este ácido nucleico. Los lipoplexos, formados entre las nanopartículas y el ADN, no presentaron citotoxicidad y fueron capaces de transfectar células mediante la expresión de la proteína verde fluorescente (EGFP).

Con el estudio realizado, será posible en un futuro proponer dichas nanopartículas para tratar determinadas enfermedades o que sean útiles en otras aplicaciones en el campo farmacéutico.