Síntesis de un copolímero recombinante, modificación química y caracterización de las nanopartículas formadas en condiciones fisiológicas

Abstract

La elastina es una proteína con capacidad de autoensamblaje, elevada resistencia mecánica y gran elasticidad. El análisis detallado de su estructura ha permitido comprender el origen de sus excepcionales propiedades fisicoquímicas, lo que ha llevado al desarrollo de polímeros recombinantes tipo elastina (Elastin-Like polymers, ELPs). Los ELPs destacan en el ámbito de la nanotecnología y la biomedicina. El diseño de sistemas crecientes en complejidad, unido a sus propiedades de autoensamblado, permite obtener geles y nanopartículas muy útiles en la liberación controlada de fármacos. En este trabajo, se ha preparado un copolímero tipo elastina anfifílico recombinante, 3K(EI)2, capaz de formar nanopartículas en medio fisiológico a partir de una cepa de Escherichia Coli. El bloque hidrofílico presenta lisinas en su extremo y han sido modificadas para incluir grupos alquino terminales en su estructura, posibilitando su utilización en la química click. Esta metodología se caracteriza por su alta especificidad, rapidez y carácter no reversible, lo que la convierte en una herramienta ideal para la modificación de biopolímeros y el diseño de materiales avanzados. La caracterización de los polímeros se ha llevado a cabo con diferentes técnicas: electroforesis en gel de poliacrilamida (SDS-PAGE), espectrometría de masas (MALDITOF), espectroscopía infrarroja y resonancia magnética nuclear (RMN). Las nanopartículas se han caracterizado mediante dispersión de luz dinámica (DLS) y presentan diámetros en torno a 50 nm. El objetivo final se este trabajo de fin de grado es optimizar la funcionalidad del ELP para aplicaciones en la administración controlada de fármacos.

Elastin is a protein with self-assembly capability, high mechanical resistance, and exceptional elasticity. Detailed analysis of its structure has allowed us to understand the origin of its exceptional physicochemical properties, leading to the development of elastin-like recombinant polymers (Elastin-Like Polymers, ELPs). ELPs stand out in the fields of nanotechnology and biomedicine. The design of increasingly complex systems, combined with their self-assembly properties, allows for the creation of gels and nanoparticles that are very useful in controlled drug delivery. In this work, an amphiphilic recombinant copolymer, 3K(EI)2, capable of forming nanoparticles in a physiological medium from a strain of Escherichia coli, has been prepared. The hydrophilic block presents lysines at its end, which have been modified to include terminal alkyne groups in their structure, enabling their use in click chemistry. This methodology is characterized by its high specificity, speed, and irreversible nature, making it an ideal tool for the modification of biopolymers and the design of advanced materials. The characterization of the polymers has been carried out using various techniques: polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), mass spectrometry (MALDI-TOF), infrared spectroscopy, and nuclear magnetic resonance (NMR). The nanoparticles have been characterized by dynamic light scattering (DLS) and have diameters around 60 nm. The final objective of this bachelor's thesis is to optimize the functionality of the ELP for applications in controlled drug delivery.