Síntesis, caracterización y evaluación preliminar del potencial de nanopartículas de alginato y quitosano como sistema de liberación controlada de fármacos

Abstract

Las terapias convencionales contra el cáncer suelen presentar efectos secundarios significativos y una eficacia limitada. En respuesta, los sistemas de administración de fármacos han cobrado relevancia por su capacidad para mejorar la efectividad terapéutica. Entre ellos, las nanopartículas sintéticas, micelas y nanogeles han sido ampliamente estudiadas; sin embargo, su biocompatibilidad y especificidad suelen ser insuficientes, lo que restringe su aplicación clínica. Este desafío ha impulsado el desarrollo de nuevos biomateriales biocompatibles, biodegradables y capaces de lograr una encapsulación eficiente y dirigida a tejidos cancerosos. En este trabajo, se propone la síntesis mediante gelificación ionotrópica y caracterización de nanopartículas (NPs) de quitosano (QS) y alginato (AS), cargadas con doxorrubicina (DOX) y curcumina (CUR), con potencial aplicación en quimioterapia combinada como sistema de liberación controlada de fármacos. Las condiciones óptimas incluyeron concentraciones de 0.5 mg/mL de AS y 0.075 mg/mL de QS, con una proporción volumétrica AS:QS de 5:1, reacción endotérmica, Tween 80 al 1% como surfactante y un tiempo de sonicación de 15 minutos. Se obtuvieron NPs sin carga de 199 nm y potencial zeta de -10.2 mV. Las NPs cargadas presentaron un tamaño de 373.6 nm, potencial zeta de -40.7 mV, eficiencia de encapsulación del 50.84% para DOX y 92.75% para CUR, y capacidad de carga del 1.2%. Estos resultados sugieren que las NPs-QS/ASDOX/CUR son una alternativa prometedora para la encapsulación y liberación dual de fármacos, con potencial para sistemas avanzados de administración en terapias contra el cáncer.

Conventional cancer therapies often present significant side effects and limited efficacy. In response, drug delivery systems have gained relevance due to their ability to enhance therapeutic effectiveness. Among them, synthetic nanoparticles, micelles, and nanogels have been widely studied; however, their biocompatibility and specificity are often insufficient, limiting their clinical application. This challenge has driven the development of new biomaterials that are biocompatible, biodegradable, and capable of achieving efficient drug encapsulation with targeted delivery to cancerous tissues. In this study, we propose the synthesis via ionotropic gelation and characterization of chitosan (QS) and alginate (AS) nanoparticles (NPs) loaded with doxorubicin (DOX) and curcumin (CUR), with potential application in combination chemotherapy as a controlled drug release system. The optimal conditions included AS and QS concentrations of 0.5 mg/mL and 0.075 mg/mL, respectively, with an AS:QS volumetric ratio of 5:1, an endothermic reaction, 1% Tween 80 as a surfactant, and a sonication time of 15 minutes. Under these conditions, unloaded NPs exhibited an average size of 199 nm and a zeta potential of -10.2 mV. Drug-loaded NPs had an average size of 373.6 nm, a zeta potential of -40.7 mV, an encapsulation efficiency of 50.84% for DOX and 92.75% for CUR, and a drug loading capacity of 1.2%. These results suggest that QS/AS-DOX/CUR NPs are a promising alternative for dual drug encapsulation and release, with potential for advanced drug delivery systems in cancer treatment.