Laboratorio de Magnetismo Molecular
Equipamiento y capacidades
Nanomateriales
Síntesis y caracterización
Mini Spattering
Nanotecnología
Centro Cedenna
Investigación científica de excelencia
SEM 1
Caracterización de nanomateriales
Laboratorio de Nanoseguridad
Análisis de nanotoxicidad

Grupo de Investigación en Nanobiomedicina

Submitted by sandra.gomez on Mon, 10/12/2020 - 22:26
Nanobiomedicina

El Dr. Cristian Vilos lidera al grupo de investigación orientado al desarrollo de la Nanobiomedicina. Esta línea de investigación posee una amplia experiencia en el uso de nanopartículas poliméricas con propiedades biodegradables y biocompatibles como sistemas de liberación de fármacos y está enfocada en el desarrollo preclínico de numerosas plataformas nanoterapéuticas como sistemas de liberación de fármacos para diversas enfermedades o condiciones fisiopatológicas que incluyen el dolor crónico, el cáncer endometrial, prostático y colorrectal, así como también las distrofias musculares. Todo lo anterior, en conjunto con el estudio de las interacciones de los nanomateriale con los sistemas biológicos (nano-bio), el autoensamblaje de nanoestructuras y los mecanismos fundamentales involucrados en la respuesta biológica y la nanotoxicología, representan las principales áreas de interés de los investigadores de la línea en Nanobiomedicina del Cedenna.

La transferencia de tecnología también es una clave fundamental para los desafíos de la línea en Nanobiomedicina. En este contexto, tecnologías asociadas con la liberación sostenida de antibióticos para la industria de producción animal y el manejo del dolor crónico en humanos, han sido patentadas como producto del trabajo de este grupo.

Dolor Crónico: El dolor crónico afecta transversalmente a la sociedad y ocurre debido a una lesión en el sistema nervioso somatosensorial o como consecuencia del desarrollo fisiopatológico de una enfermedad crónica como cáncer, artritis, diabetes o fibromialgia.

El Dr. Luis Constantil centra su investigación en comprender la neurofisiología del dolor y en desarrollar nuevas estrategias terapéuticas  basadas en nanopartículas cargadas con fármacos para el alivio del dolor crónico. En este contexto, la inhibición de las células gliales mediante nanopartículas cargadas con pentoxifilina, la inhibición de los canales de pannexina por carbenoxolona, ​​probenecid o 10panx administrados en nanopartículas poliméricas, o el uso de sistemas de liberación de fármacos con ketamina para realizar la inhibición de los canales de NMDA, son algunas de las estrategias desarrolladas para el manejo del dolor crónico. Asimismo, el Prof. Constandil, en colaboración con la Universidad de Monash, ha trabajado en nanopartículas sensibles al pH capaces de bloquear el receptor NK1 intracelular con el antagonista del receptor neuroquinina (aprepitant), logrando publicar en la prestigiosa revista Nature Biotechnology. Dr. Constandil, en la actualidad también está trabajando en otras iniciativas, tales como aumentar la absorción intestinal de N-acetil-cisteína, una molécula beneficiosa para nuestro organismo por su excepcional poder antioxidante, mediante su encapsulación en nanopartículas de PLGA recubiertas con poloxámero 188; y desarrollo de películas del polímero PLA de alta resistencia con nanopartículas de lignina para mejorar la fijación de pesticidas naturales tales como cinamaldehído.

Cáncer de endometrio y próstata: En el presente de la oncología nos enfrentamos a tremendos desafíos orientados a la búsqueda de herramientas tempranas de detección, el desarrollo de nuevas moléculas más eficaces y menos tóxicas para combatir el cáncer y la creación de sistemas de liberación de fármacos que permitan reducir los efectos adversos de los agentes quimioterapéuticos clinicamente utilizados. La investigación del Dr. Orihuela se centra en el desarrollo de nuevos nanocompuestos de TiO2 y MgO2 funcionalizados con PEG y cargados con el prometedor agente antitumoral 2-metoxiestradiol. Para esta investigación, se utilizan modelos in vitro como líneas celulares de cáncer de próstata y endometrio humano. Además, el Dr. Orihuela colabora con el Dr. Patricio Vargas y el Dr. Juliano Denardin para analizar los aspectos fisicoquímicos de estos nanosistemas. Otra línea de investigación actual es un proyecto de colaboración con la empresa Biofresco Ltda, relacionado con la carga de nanopartículas de MgO2-PEG con extractos vegetales de maqui y apio para el tratamiento del cáncer de endometrio y leiomiomas.

Cáncer colorrectal: El cáncer colorrectal tiene una alta prevalencia en todo el mundo y a pesar de los notables avances en su tratamiento, todavía se observa una tasa de morbilidad y mortalidad significativa. Las células tumorales han desarrollado diferentes estrategias para escapar de la inducción de la muerte celular por la quimioterapia. En consecuencia, las terapias que pretenden interferir con las vías de transducción de señales utilizando un solo fármaco pueden ser insuficientes para lograr la recesión del tumor. Por tanto, la aplicación de quimioterapia combinada a través del efecto sinérgico de dos agentes dirigidos a diferentes vías celulares (genes o puntos de control del ciclo celular en el proceso del cáncer) podría aumentar las posibilidades de eliminar el cáncer. La medicina moderna tiene grandes esperanzas en el uso de la nanotecnología en su batalla contra el cáncer. De hecho, el uso de nanopartículas como portadores de fármacos puede resolver, en parte, el colosal problema relacionado con la alta toxicidad de los agentes quimioterapéuticos. Algunas mejoras notables en las aplicaciones oncológicas incluyen la mejora de las propiedades farmacológicas deseables de los fármacos (por ejemplo: vida media circulante, acumulación de tumores, estabilidad, solubilidad, etc.), la reducción de los efectos secundarios limitantes de la dosis de los fármacos citotóxicos y la administración conjunta de múltiples fármacos potenciar la eficacia terapéutica. En este contexto, la investigación del Dr. Cristian Vilos se centra en el estudio de nanopartículas de lípido-polímero cargadas con agentes terapéuticos combinados basados ​​en agentes citotóxicos clínicamente aprobados (5-fluorouracilo, irinotecán y oxaliplatino) e inhibidores de la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK) y la diana de la rapamicina en mamíferos (mTOR), entre otras que regulan las vías críticas implicadas en la proliferación, metástasis y resistencia del cáncer colorrectal. El Dr. Vilos también se centra en el desarrollo de nanoterapias avanzadas para la liberación intracelular de macromoléculas, mejoras en la liberación de fármacos poco solubles, co-liberación de agentes terapéuticos y el avance de terapias basadas en la administración dirigida de fármacos a células o tejidos particulares (Targeted Delivery). Los fundamentos de su investigación involucran varios campos del "desarrollo de fármacos", que además incorporan materiales avanzados y el uso de copolímeros, biopolímeros sensibles a estímulos y biopolímeros biodegradables & biocompatibles para su uso en nanofarmacología.

Distrofias Musculares: Las patologías musculares son un amplio espectro de enfermedades con causas metabólicas y genéticas. Entre las características de estas patologías se encuentran la debilidad del músculo esquelético, el desgaste, la atrofia y los ciclos de degeneración y regeneración.A pesar de que se están desarrollando numerosas estrategias basadas en agentes farmacológicos, la terapia génica y la terapéutica celular para tratar o mejorar las patologías musculares, la aplicación de la nanotecnología fomenta oportunidades prometedoras. El sistema renina-angiotensina (RAS) es el regulador central de la presión arterial y el equilibrio de líquidos en el cuerpo, y se encontró recientemente activado en varios tipos de disfunciones musculares. El Dr. Cabello-Verrugio ha demostrado ampliamente que los efectos antiatróficos y antifibróticos del péptido angiotensina 1-7 [Ang- (1-7)] sobre la atrofia muscular con un papel positivo de Ang- (1-7) en la proceso de diferenciación muscular y regeneración. Sin embargo, Ang- (1-7) y otros péptidos del RAS tienen una vida media corta. Así, la capacidad terapéutica de Ang- (1-7) para tratamientos en humanos depende del aumento de la vida media y optimiza los métodos de administración. En este contexto, el Dr. Claudio Cabello, en colaboración con el Dr. Cristian Vilos, están desarrollando nanopartículas híbridas de lípido-polímero cargadas con péptidos RAS para reducir la atrofia y fibrosis, y estimular la regeneración para el tratamiento de patologías musculares. El equipo estudia el efecto beneficioso potencial de la administración del péptido RAS en el músculo dañado y evalúa la actividad del péptido en la capacidad regenerativa de las células satélite del músculo humano. Asimismo,  optimizan su liberación mediante nanopartículas híbridas lípido-polímero como sistema de administración de fármacos para su liberación eficiente y a largo plazo. Con esta investigación el equipo busca proporcionar una nueva visión de las nanoformulaciones basadas en el péptido RAS con una caracterización por espectroscopía infrarroja, así como hacer avanzar el conocimiento de RAS en el músculo e identificar el potencial terapéutico de Ang- (1-7) como péptido para estimular la reparación en distrofias musculares.

Jefe de grupo

Investigadores del grupo

Investigador principal de grupo
cristian.vilos@utalca.cl
Investigador
gustavo.zuniga@usach.cl
Investigadora
patricia.diaz@usach.cl
Investigador
claudio.cabello@unab.cl
Investigador
pedro.orihuela@usach.cl
Investigador
luis.constandil@usach.cl
Investigadora
marisol.pizarro@gmail.com

Nanociencia en fotos

Estrella de Vanadio
Estrellas de vanadio
Nanoestructuras simétricas con forma de engranajes dentados o estrellas. Sus seis pliegues rotacionales simétricos presentan longitudes a escalas nanométricas.
Nanohilos de Cobalto
Nanohilos de Cobalto
Hilos nanométricos creados por electrodeposición en una membrana de alumina cubierta por plata. Al retirar la alúmina, los nanohilos se fijan a la base de plata y al ser de cobalto, presentan propiedades magnéticas.
Autora: R. Abarca, Cedenna.
Masterbatch dotado con propiedades antifúngicas
Masterbatch dotado con propiedades antifúngicas
Nanoerizo
Nanoerizo
Sintetizada a partir de alcóxidos de vanadio, esta nanoestructura tiende a ser esférica, aunque se trata de nanotubos densamente aglomerados similar a un erizo de mar. Posee propiedades electroquímicas y comportamiento paramagnético.
Impresión de nanovolcanes
Impresión de nanovolcanes
Lámina de material metálico que se depositó sobre una superficie porosa, al despegarla presenta la impresión de diminutos volcanes.
Campos magnéticos coloridos
Campos magnéticos coloridos
El patrón de colores muestra la forma del campo magnético de dos imanes permanentes sobre una pantalla de TV antigua.
Rebeldía de las magnetizaciones
Rebeldía de las magnetizaciones
Simulación de orientaciones magnéticas en un imán cilíndrico con un segmento sólido a la izquierda y un segmento tubular a la derecha.
Nanoarrugas
Nanoarrugas
Textura de una aleación magnética que se logra de la mezcla de hierro y níquel en proporción 20 y 80 respectivamente, depositada por pulverización catódica sobre un polímero.