Nanoparticles to modulate topography and ligand distribution at the nanoscale: impact on cell behavior

Resumen

Entender las interacciones entre células y materiales es un objetivo importante para el desarrollo de estrategias en ingeniería de tejidos, ya sea para el tratamiento de enfermedades o para reemplazar tejidos u órganos. La interacción célula-materia está dirigida por señales bioquímicas y mecánicas provenientes del entorno, que deben ser transmitidas a través de la membrana celular. Entre estas señales, se ha demostrado que la topografía y la distribución de ligandos en la nanoescala son relevantes en biología celular. En este trabajo se ha usado una estrategia nanoarquitectónica, basada en autoensamblaje molecular, para procesar diferentes tipos de nanopartículas orgánicas en superficies, creando sustratos biofuncionalizados para mejorar la comprensión y el control del comportamiento celular._x000D_ Las nanopartículas proteicas similares a cuerpos de inclusión (IB-like pNPs) son agregados de proteína producidos en bacterias. Estos agregados presentan las características de un material nanoparticulado que mantiene la función de la proteína original. En el capítulo 2, las IB-like pNPs se han usado para biofuncionalizar y modular la topografía de superficies en la nanoescala para controlar el comportamiento celular. Específicamente, las nanopartículas se han unido covalentemente a monocapas autoensambladas terminadas en grupos maleimida, aprovechando la reacción clic entre maleimida y tiol. Además, las nanopartículas se han organizado en patrones en la microescala mediante la impresión de microcontacto, permitiendo guiar la adhesión y morfología celulares._x000D_ Los Quatsomes son nanovesículas lipídicas no liposomales, desarrolladas por el grupo Nanomol-Bio, formadas por el autoensamblaje de esteroles y surfactantes. Los Quatsomes presentan una alta homogeneidad vesícula a vesícula, así como una gran estabilidad. Además, su membrana es fluida y permite la difusión lateral de moléculas ancladas en su superficie. En el capítulo 3, los Quatsomes se han usado como nanopartículas orgánicas para modular la topografía y la distribución de ligandos de adhesión celular en la nanoescala, mejorando la adhesión celular mediada por integrinas. Específicamente, Quatsomes decorados con ligandos de adhesión celular, péptidos RGD, han sido anclados en superficies en estados de “casi suspensión” a través de la interacción oro-tiol. Estas nuevas superficies nanoarquitectónicas han presentado una mejora de las adhesiones focales en comparación a superficies convencionales con ligandos distribuidos homogéneamente._x000D_ Finalmente, en el capítulo 4, los Quatsomes se han estudiado como candidatos para controlar la distribución de ligandos en la nanoescala y afectar al comportamiento celular en entornos 3D. Para ello, los Quatsomes han sido integrados en hidrogeles híbridos PEG-heparina para usarse como nodos linfáticos artificiales, con el objetivo de mejorar la proliferación de células inmunes para terapias celulares adoptivas._x000D_ En resumen, el trabajo llevado a cabo en esta tesis ofrece nuevas posibilidades para controlar la topografía y la distribución de ligando en la nanoescala usando diferentes nanopartículas orgánicas, mejorando el impacto en el comportamiento celular en entornos 2D y 3D para aplicaciones de biología celular e ingeniería de tejidos.

Fecha de lectura	9 mar 2023
Idioma original	Inglés
Supervisor	Leonor Ventosa Rull (Director/a), Imma Ratera Bastardas (Director/a) & Judit Guasch Camell (Director/a)