Sistemas de nanopartículas poliméricas II: estructura, métodos de elaboración, características, propiedades, biofuncionalización y tecnologías de auto-ensamblaje capa por capa (layer-by-layer self-assembly) / Polymeric nanoparticle systems: structure, elaboration methods, characteristics, properties, biofunctionalization and self-assembly layer by layer technologies

Los materiales poliméricos han sido ampliamente investigados para aplicaciones biomédicas, teniendo especial relevancia cuando se encuentran en forma de micro- y nano-partículas. Últimamente se ha ampliado su campo de aplicación al ser conjugados con péptidos y ácidos nucleicos, por lo tanto, el interés en el estudio de este tipo de materiales, así como también en la formulación de nanoestructuras funcionalizadas como materiales, dispositivos y vehículos de transporte de agentes terapéuticos ha aumentado. Las recientes investigaciones en nanosistemas se inspiran en fenómenos naturales que estimulan la integración de señales moleculares y la mimetización de procesos a nivel celular, de tejidos y órganos. Tecnológicamente, la capacidad de obtener nanoestructuras esféricas mediante la combinación de materiales que presenten propiedades distintas a las que ningún otro material individual posee por sí solo, es lo que hace que las nanocápsulas sean particularmente atractivas. Las potenciales ventajas de los sistemas de nanopartículas de tipo polimérico se destacan a lo largo de cada parte de este artículo de revisión. El presente artículo aborda los aspectos más relevantes sobre la estructura, composición y algunos métodos de elaboración de los sistemas nanoparticulados. Además, expone algunos de los trabajos más recientes, centrados en sistemas de nanopartículas basados en polímeros dirigidos a la administración de agentes, publicados en artículos especializados de investigación y revisiones durante los últimos años.

Polymeric materials have been extensively investigated for biomedical applications including micro- and nanoparticles. Modern advances have broadened horizons for application with peptides and nucleic acids. Therefore, interests increased in the formulation of materials, devices and vehicles for transporting therapeutic agents in functionalized nanostructures. Recent nano-systems are inspired by natural phenomena that stimulate the integration of molecular signals and the mimicking of natural cellular processes, at tissue and organ levels. Technologically, the ability to obtain spherical nanostructures, which combine different properties, that no other single material possesses on its own, makes nanocapsules particularly attractive. Potential advantages over polymer nanoparticulate systems are highlighted throughout each part of this review article. Here, we address the most relevant aspects of structure, composition and methods of formulation of nanoparticulate systems. In addition, we outline some of the more recent works focusing on nanosized preparations, based on agent-directed polymers, found in specialized research articles that have emerged in the recent years.

Sistemas de nanopartículas poliméricas i: de biodetección y monitoreo de glucosa en diabetes a bioimagen, nano-oncología, terapia génica, ingeniería de tejidos / regeneración a nano-odontología / Polymer nanoparticle systems: from biodetection and glucose monitoring in diabetes to bioimaging, nano-oncology, gene therapy, tissue engineering / regeneration to nano-dentistry

Nanotecnología es la ciencia que involucra la síntesis de materiales en escala entre 1-100 nm (nanomateriales) es aplicable en diferentes áreas tales como medio ambiente, electrónica, alimentos, energía, entre otros. Los campos que serán relevantes dentro de esta revisión y explicados en detalle son la nanomedicina y la nano-odontología. Actualmente, en estas áreas los tres principales temas en desarrollo son específicamente en el sub-área de la nanobiotecnología y corresponden a: sensorización (biosensores/biodetección), diagnóstico (biomarcadores/bioimagen) y transportes de genes, proteínas o fármacos (sistemas de intercambio controlado en blancos sistémicos versus localizados). También se han presentado avances en bioaplicaciones como modelamientos de membranas, marcaje celular, entrega de agentes a blancos específicos, estrategias para prevención de enfermedades, ingeniería de tejidos, regeneración de órganos, estrategias de inmunoensayos y nano-oncología. Este artículo de revisión pretende abordar algunos de los aportes más relevantes, que tienen algunos de los trabajos recientes, sobre los sistemas de nanopartículas, principalmente aquellos dirigidos a terapias en áreas como diabetes, nano-oncología, terapia de fármacos y genes, mediante la técnica layer-by-layer y autoensamblado, muy utilizados también en ingeniería de tejidos y regeneración tisular, junto a un breve resumen de los avances que existen en el campo de la nano-odontología.

Nanotechnology is the science that involves the synthesis of materials in scale between 1-100 nm (nanomaterials) and is applicable in different areas such as environment, electronics, food, energy, among others. The fields that will be relevant within this review and explained in detail are nanomedicine and nano-dentistry. Currently, in these areas, the three main topics under development are specifically in the sub-area of nanobiotechnology and correspond to: sensorization (biosensors / biosensing), diagnostics (biomarkers / bioimaging) and transport of genes, proteins or drugs (exchange systems) controlled in systemic versus localized targets). Advances have also been presented in bioapplications such as membrane modeling, cell marking, delivery of agents to specific targets, strategies for disease prevention, tissue engineering, organ regeneration, immunoassay strategies and nano-oncology. This review article aims to address some of the most relevant contributions, some of the recent work, on nanoparticle systems, mainly those aimed at therapies in areas such as diabetes, nanooncology, drug and gene therapy, through the layer-by-layer and self-assembled technique, also widely used in tissue engineering and tissue regeneration, together with a brief summary of the advances that exist in the field of nano-dentistry.

Effect of Terminal Groups of Dendrimers in the Complexation with Antisense Oligonucleotides and Cell Uptake.

Poly(amidoamine) dendrimers are the most recognized class of dendrimer. Amino-terminated (PAMAM-NH2) and hydroxyl-terminated (PAMAM-OH) dendrimers of generation 4 are widely used, since they are commercially available. Both have different properties, mainly based on their different overall charges at physiological pH. Currently, an important function of dendrimers as carriers of short single-stranded DNA has been applied. These molecules, known as antisense oligonucleotides (asODNs), are able to inhibit the expression of a target mRNA. Whereas PAMAM-NH2 dendrimers have shown to be able to transfect plasmid DNA, PAMAM-OH dendrimers have not shown the same successful results. However, little is known about their interaction with shorter and more flexible molecules such as asODNs. Due to several initiatives, the use of these neutral dendrimers as a scaffold to introduce other functional groups has been proposed. Because of its low cytotoxicity, it is relevant to understand the molecular phenomena involving these types of dendrimers. In this work, we studied the behavior of an antisense oligonucleotide in presence of both types of dendrimers using molecular dynamics simulations, in order to elucidate if they are able to form stable complexes. In this manner, we demonstrated at atomic level that PAMAM-NH2, unlike PAMAM-OH, could form a well-compacted complex with asODN, albeit PAMAM-OH can also establish stable interactions with the oligonucleotide. The biological activity of asODN in complex with PAMAM-NH2 dendrimer was also shown. Finally, we revealed that in contact with PAMAM-OH, asODN remains outside the cells as TIRF microscopy results showed, due to its poor interaction with this dendrimer and cell membranes.