Dual release from cement/hydrogel composite biomaterial aimed for bone cancer therapy

Abstract

El uso de plasma atmosférico frío en tratamientos contra el cáncer ha demostrado ser eficaz y selectivo, distinguiendo su acción entre células sanas y células cancerígenas fruto del aporte de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (RONS) a las células. Complementándose con un principio activo antitumoral utilizado comúnmente en los tratamientos actuales, como lo es la doxorubicina, podría conseguirse una mayor efectividad así como reducir la propia cantidad de agente antitumoral usado en terapia. En el presente proyecto, se pretende fabricar y caracterizar un material compuesto por un hidrogel tratado con plasma atmosférico y microesferas de hidroxiapatita deficiente en calcio cargadas con doxorrubicina, para su posterior uso como plataforma de liberación dual de agentes activos para terapia de cáncer de hueso. Para ello, se han preparado microesferas a partir de una emulsión de un cemento de fosfato de calcio y posteriormente se han cargado dichas microesferas con doxorrubicina. Las microesferas se han añadido a un hidrogel compuesto de gelatina y alginato previamente tratado con plasma frío a presión atmosférica. Se ha estudiado la liberación de RONS así como la liberación de doxorrubicina en un medio acuoso a partir del material diseñado. En paralelo, se ha evaluado la posibilidad de realizar un recubrimiento a las microesferas con policaprolactona (PCL) mediante polimerización por plasma y se ha estudiado cómo influye sobre la cinética de liberación de la doxorubicina a partir del material compuesto. Los resultados indican que el material compuesto libera RONS y doxorubicina al medio de liberación.

The use of cold atmospheric plasma in cancer treatments has been shown to be effective in creating a selectivity between healthy cells and cancer cells as a result of the contribution of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) to the cells. Complementing it with an anti-cancer drug commonly used in current treatments, such as doxorubicin, greater effectiveness could be achieved as well as a reduction of the amount of antitumoral drug used in such therapy. In the present project, it is intended to synthesize and characterize a material composed of a hydrogel treated with cold atmospheric plasma and calcium-deficient hydroxyapatite microspheres loaded with doxorubicin, for its posterior use as dual release platform for bone cancer therapy. For this, microspheres have been successfully synthesized by emulsion of a calcium phosphate cement and microspheres have been loaded with doxorubicin. The microspheres have been added to a hydrogel composed of gelatin and alginate previously treated with cold atmospheric pressure plasma. The release of RONS and doxorubicin has been studied from the designed material to an aqueous medium. In parallel, it has been evaluated the relevance of proceeding to the coating of microspheres with polycaprolactone (PCL) by plasma polymerization and it has been studied how it influences the release kinetics of doxorubicin from the composite material. The results indicate that the composite material releases RONS and doxorubicin to the release medium.