El glioblastoma (GBM) sigue siendo uno de los cánceres más letales debido a sus altas tasas de recurrencia tras la resección quirúrgica, la radioterapia y la quimioterapia sistémica. El óxido de grafeno (GO) de grado médico, gracias a su gran superficie disponible para la carga de moléculas bioactivas, su alta dispersabilidad en fluidos biológicos y su biocompatibilidad, se presenta como una plataforma portadora prometedora para uso médico. Esta tesis explora novedosas plataformas bidimensionales a escala nanométrica, utilizando distintos enfoques que podrían potenciar la inmunomodulación localizada y los tratamientos de immunoterapia. La primera parte de la tesis se centra en el desarrollo de plataformas de GO en forma de nanoláminas planas y finas, complejadas con pequeñas moléculas inmunomoduladoras. Las nanoláminas de GO se complejaron de manera no covalente con resiquimod (R848), un agonista de TLR7/8 sintético y aprobado clínicamente (aunque no para aplicaciones oncológicas), obteniéndose nanoestructuras planas y estables para su administración intratumoral. La caracterización fisicoquímica confirmó la complejación exitosa, mientras que los estudios biológicos en un modelo murino GL261 evaluaron la inmunomodulación mediante la reprogramación de macrófagos. La molécula R848 conservó su bioactividad tras la complejación con las nanoláminas de GO, reprogramando eficazmente macrófagos de tipo M2 a tipo M1 e inhibiendo el crecimiento tumoral mediante la modulación del microambiente tumoral. A partir de estos resultados, se diseñó una plataforma de nanovacuna contra el cáncer incorporando lisado celular de GBM (GL261) sobre nanoláminas de GO y GO:R848, seguida de un exhaustivo análisis fisicoquímico y coloidal. La plataforma desarrollada logró complejar con éxito antígenos derivados de GBM y R848, mostrando una estabilidad fisicoquímica y coloidal robusta, una interacción selectiva con proteínas y un potencial prometedor para la activación inmune, pendiente de su validación in vivo. A continuación, se describe la ingeniería de tecnologías localizadas destinadas a eliminar las células tumorales remanentes tras la resección. Se exploraron los geles de fibrina aprobados por la FDA (para su uso en cicatrización de heridas) mediante dos estrategias: a) como selladores de las plataformas de nanoláminas de GO; y b) como matrices para la liberación local de estas plataformas en la zona marginal de la resección. Se caracterizaron las propiedades mecánicas, morfológicas y fisicoquímicas de los geles. Se llevaron a cabo investigaciones biológicas como prueba de concepto en un modelo murino de GL261 tras la resección. Los geles de fibrina demostraron ser eficaces como selladores intracavitarios, reteniendo las nanoláminas de GO en el lugar de la resección y evitando su eliminación, ofreciendo una plataforma prometedora para inmunoterapia local postquirúrgica. En cambio, cuando se usaron como matrices de liberación, los geles no lograron liberar GO en el tejido circundante, lo que los hace inadecuados para una liberación controlada de las nanoláminas. Finalmente, se modificaron las propiedades superficiales de las nanoláminas de GO mediante recubrimientos para mejorar su difusión y adhesión en tejidos, y se evaluaron en un modelo cerebral. En paralelo, se exploraron estrategias de aplicación en espray para mejorar la deposición de GO dentro de la cavidad formada tras la resección del GBM. El GO recubierto en superficie demostró propiedades adhesivas y difusivas eficaces en modelos cerebrales, lo que sugiere una estrategia viable para mejorar la retención de las nanoláminas de GO en la cavidad, especialmente cuando se combina con la administración en espray, que permitió una deposición uniforme y controlada del material. En resumen, esta tesis exploró distintos enfoques en el diseño y la caracterización de plataformas de nanoláminas de GO con el objetivo de mejorar su aplicación terapéutica en GBM, mediante la potenciación de la inmunomodulación en tejidos tanto en masa como tras la resección quirúrgica.
Engineering of graphene oxide-based hybrids as platforms for glioblastoma therapy
Despotopoulou, D. (Autor/a). 4 sept 2025
Tesis doctoral