Multifunctional magnetoliposomes as drug delivery vehicles for the potential treatment of Parkinson’s disease

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dc.contributor.authorCifuentes, Javier
dc.contributor.authorCifuentes Almanza, Santiago
dc.contributor.authorRuiz Puentes, Paola
dc.contributor.authorQuezada, Valentina
dc.contributor.authorGonzález Barrios, Andrés Fernando
dc.contributor.authorCalderón Peláez, María Angélica
dc.contributor.authorVelandia Romero, Myriam Lucia
dc.contributor.authorRafat, Marjan
dc.contributor.authorMuñoz Camargo, Carolina
dc.contributor.authorAlbarracín, Sonia L.
dc.contributor.authorCruz, Juan C.
dc.date.accessioned2023-06-10T14:03:42Z
dc.date.available2023-06-10T14:03:42Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractLa enfermedad de Parkinson (EP) es el segundo trastorno neurodegenerativo más frecuente después de la enfermedad de Alzheimer. Por ello, el desarrollo de nuevas tecnologías y estrategias para tratarla es una prioridad sanitaria mundial. Los tratamientos actuales incluyen la administración de levodopa, inhibidores de la monoaminooxidasa, inhibidores de la catecol-O-metiltransferasa y fármacos anticolinérgicos. Sin embargo, la liberación efectiva de estas moléculas, debido a la limitada biodisponibilidad, es un reto importante para el tratamiento de la EP. Como estrategia para resolver este desafío, en este estudio desarrollamos un novedoso sistema de liberación de fármacos multifuncional magnético y sensible a estímulos redox, basado en nanopartículas de magnetita funcionalizadas con la proteína translocadora de alto rendimiento OmpA y encapsuladas en liposomas de lecitina de soja. Los magnetoliposomas multifuncionales (MLP) obtenidos se ensayaron en neuroblastoma, glioblastoma, astrocitos primarios humanos y de rata, células endoteliales de rata de barrera hematoencefálica, células endoteliales microvasculares primarias de ratón y en un modelo celular inducido por EP. Los MLP demostraron un excelente rendimiento en ensayos de biocompatibilidad, incluyendo hemocompatibilidad (porcentajes de hemólisis por debajo del 1%), agregación plaquetaria, citocompatibilidad (viabilidad celular por encima del 80% en todas las líneas celulares probadas), potencial de membrana mitocondrial (alteraciones no observadas) y producción intracelular de ROS (impacto insignificante en comparación con los controles). Además, las nanovehículas mostraron una aceptable internalización celular (área cubierta cercana al 100% a los 30 min y a las 4 h) y capacidad de escape endosomal (disminución significativa de la colocalización lisosomal tras 4 h de exposición). Además, se emplearon simulaciones de dinámica molecular para comprender mejor el mecanismo de translocación subyacente de la proteína OmpA, mostrando hallazgos clave relativos a interacciones específicas con fosfolípidos. En general, la versatilidad y el notable rendimiento in vitro de este novedoso nanovehículo lo convierten en una tecnología de administración de fármacos adecuada y prometedora para el tratamiento potencial de la EP.spa
dc.description.abstractenglishParkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder after Alzheimer’s disease. Therefore, development of novel technologies and strategies to treat PD is a global health priority. Current treatments include administration of Levodopa, monoamine oxidase inhibitors, catechol-O-methyltransferase inhibitors, and anticholinergic drugs. However, the effective release of these molecules, due to the limited bioavailability, is a major challenge for the treatment of PD. As a strategy to solve this challenge, in this study we developed a novel multifunctional magnetic and redox-stimuli responsive drug delivery system, based on the magnetite nanoparticles functionalized with the high-performance translocating protein OmpA and encapsulated into soy lecithin liposomes. The obtained multifunctional magnetoliposomes (MLPs) were tested in neuroblastoma, glioblastoma, primary human and rat astrocytes, blood brain barrier rat endothelial cells, primary mouse microvascular endothelial cells, and in a PD-induced cellular model. MLPs demonstrated excellent performance in biocompatibility assays, including hemocompatibility (hemolysis percentages below 1%), platelet aggregation, cytocompatibility (cell viability above 80% in all tested cell lines), mitochondrial membrane potential (non-observed alterations) and intracellular ROS production (negligible impact compared to controls). Additionally, the nanovehicles showed acceptable cell internalization (covered area close to 100% at 30 min and 4 h) and endosomal escape abilities (significant decrease in lysosomal colocalization after 4 h of exposure). Moreover, molecular dynamics simulations were employed to better understand the underlying translocating mechanism of the OmpA protein, showing key findings regarding specific interactions with phospholipids. Overall, the versatility and the notable in vitro performance of this novel nanovehicle make it a suitable and promising drug delivery technology for the potential treatment of PD.eng
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.3389/fbioe.2023.1181842
dc.identifier.instnameinstname:Universidad El Bosquespa
dc.identifier.issn2296-4185
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional Universidad El Bosquespa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repositorio.unbosque.edu.co
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12495/10794
dc.language.isoeng
dc.publisherFrontiers Media S.A.spa
dc.publisher.journalFrontiers in Bioengineering and Biotechnologyspa
dc.relation.ispartofseriesFrontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2296-4185, 11, 2023, 1181842spa
dc.relation.urihttps://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2023.1181842/full
dc.rightsAtribución 4.0 Internacional*
dc.rights.accessrightshttps://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.localAcceso abiertospa
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/*
dc.subjectNanopartículas de magnetitaspa
dc.subjectMagnetoliposomasspa
dc.subjectSimulaciones de dinámica molecularspa
dc.subjectProteína OmpAspa
dc.subjectEnfermedad de Parkinsonspa
dc.subject.keywordsMagnetite nanoparticlesspa
dc.subject.keywordsMagnetoliposomesspa
dc.subject.keywordsMolecular dynamics simulationsspa
dc.subject.keywordsOmpA proteinspa
dc.subject.keywordsParkinson’s diseasespa
dc.titleMultifunctional magnetoliposomes as drug delivery vehicles for the potential treatment of Parkinson’s diseasespa
dc.title.translatedMagnetoliposomas multifuncionales como vehículos de administración de fármacos para el tratamiento potencial de la enfermedad de Parkinsonspa
dc.type.coarhttps://purl.org/coar/resource_type/c_6501
dc.type.coarversionhttps://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/article
dc.type.hasversioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.localArtículo de revista

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