Nueva plataforma de administración pulmonar basada en redes metal-orgánicas con potencial aplicación en el tratamiento de la tuberculosis

TESIS DE DOCTORADO
NUEVA PLATAFORMA DE
ADMINISTRACIÓN PULMONAR
BASADA EN REDES METAL-
ORGÁNICAS CON POTENCIAL
APLICACIÓN EN EL TRATAMIENTO
DE LA TUBERCULOSIS
C is ina Fe nández Paz
ESCUELA DE DOCTORADO INTERNACIONAL
PROGRAMA DE DOCTORADO EN INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE
MEDICAMENTOS
SANTIAGO DE COMPOSTELA
2021
DECLARACIÓN DEL AUTOR DE LA TESIS
Nue a pla a o ma de adminis ación pulmona basada
en edes me al-o gánicas con po encial aplicación en el
a amien o de la ube culosis
Dña. C is ina Fe nández Paz
P esen o mi esis, siguiendo el p ocedimien o adecuado al Reglamen o, y decla o
que:
1) La esis aba ca los esul ados de la elabo ación de mi abajo.
2) En su caso, en la esis se hace e e encia a las colabo aciones que u o
es e abajo.
3) La esis es la e sión de ini i a p esen ada pa a su de ensa y coincide con
la e sión en iada en o ma o elec ónico.
4) Con i mo que la esis no incu e en ningún ipo de plagio de o os au o es
ni de abajos p esen ados po mí pa a la ob ención de o os í ulos.
En Na ón, a …………………………………………… 2021
Fdo. C is ina Fe nández Paz
AUTORIZACIÓN DEL DIRECTOR / TUTOR DE LA TESIS
Nue a pla a o ma de adminis ación pulmona basada
en edes me al-o gánicas con po encial aplicación en el
a amien o de la ube culosis
Da. Ma ía del Ca men Remuñán López
Da. Pa icia Ho cajada Co és
INFORMAN:
Que la p esen e esis, se co esponde con el abajo ealizado po Dª. C is ina
Fe nández Paz, bajo nues a di ección, y au o izamos su p esen ación,
conside ando que eúne los equisi os exigidos en el Reglamen o de Es udios de
Doc o ado de la USC, y que como di ec o as de és a no incu e en las causas de
abs ención es ablecidas en la Ley 40/2015.
De acue do con lo indicado en el Reglamen o de Es udios de Doc o ado, decla an
ambién que la p esen e esis doc o al es idónea pa a se de endida en base a la
modalidad de Monog á ica con ep oducción de publicaciones, en los que la
pa icipación de la doc o anda ue decisi a pa a su elabo ación y las publicaciones
se ajus an al Plan de In es igación.
En San iago de Compos ela, a …………………………………………… 2021
Fdo. Ma ía del Ca men Remuñán López Fdo. Pa icia Ho cajada Co és

A mis pad es y he manos
Yo soy la esu ección y la ida;
el que c ee en mí, aunque es e mue o, i i á.
Y odo aquel que i e y c ee en mí,
no mo i á e e namen e.
Jesús
[Juan 11:25-26]
En homenaje a
Robe o Ca los Fe nández Paz
Sil ia, Manuel, Rubén, Lau in, And ea, Oma , San i y Alba, po su
compañe ismo. A mis más que compañe as: Rebeca, Ka ia, Ana,
Ca he ine, Lucía Feijoo y Celina po su ayuda, amis ad, consejos y
buenos momen os jun as… A mi amigo Fe nando Da id, po su
apoyo, sabe es a , amilia idad y esa sensibilidad especial que le hace
an único. Y a mi amiga Eli, a su papá León y a su hija Emi, que
siemp e los lle a é en el co azón y po se mi amilia en Medellín.
Ag adezco la expe iencia de conoce los a odos y po ab i mi men e a
di e en es cul u as, conocimien os, pun os de is a y, sob e odo, po
se an buenas pe sonas.
Ag adece a los p o eso es del Depa amen o de Fa macología,
Fa macia y Tecnología Fa macéu ica de la Uni e sidad de San iago de
Compos ela y, quie o eco da , a los que ya pa ie on: Juan To es
La andei a, Begoña Seijo y José Luis Gómez Amoza. Reconoce
especialmen e a Noemi Csaba po su con ianza, consejos y an ás ica
ayuda. Mención especial ambién a Dolo es To es y a Begoña Seijo,
dos g andes e olanas pe o, sob e odo, dos g andes pe sonas que
siemp e me han ayudado, mos ado su apoyo y su buen hace , como
u o de su calidad humana.
A Ra ael Rome o… Me so p endió su e anca gallega y su
ingenio pe o, sob e odo, su p o esionalidad. Ag adezco que siemp e
nos uese a ayuda en los momen os más complicados, y nos dedicase
iempo den o de su ap e ada agenda.
A las écnicas/os de mic oscopía del CACTUS: Raquel, Ma ía
José, Me cedes, Rami o, Ezequiel y Ja ie , po ues a ce canía,
amabilidad, simpa ía, ayuda y consejos.
A las écnicas del CiMUS: Mon se, Ana y Luz po ues a ayuda
y gene osidad.
A los écnicos de la USC Gonzalo y Miguel Anxo, po su ayuda
e icaz.
Al Decano F an, a la an e io Decana Bebel, a la Vicedecana
Reyes, a la Vicedecana Paz, a Te esa (de Asun os Económicos), a la
Técnica Chus, al Técnico Julio y a la Sec e a ia del Depa amen o
Sag a io po ues a ayuda. A los conse jes Joses, Vicky, Ma ía,
Al onso y Chelo, que han sido muy ag adables, simpá icos,
olun a iosos y súpe abajado es… En especial a Chelo… que es una
16
C is ina Fe nández Paz

g an amiga. A las seño as que se enca gan de la limpieza, que son
unas cu an as… En conc e o, a Soco o, Me che, Celsa y Sand a, po
compa i ues as aleg ías, ues as penas y, sob e odo, po hace nos
an a compañía día as día y da nos ues os ánimos. Y no quie o
ol ida me de los P o eso es A u o, Mon eagudo, Ma ilde, C eus y
C is ina po las cha las dis endidas en el ca é y las isas…
A Ca los Calde ón… Po ayuda nos en cuan o es aba de su mano
como p o esional y como amigo. Su e icacia y p o esionalidad son
esul ado de su buen hace como pe sona.
A mis je as/es de las O icinas de Fa macia que me die on la
opo unidad de gana me la ida hon adamen e pa a cos ea me mis
es udios de Más e y Doc o ado, y que me pe mi ie on desa olla me
p o esionalmen e en ese o o ámbi o: Fa macia Rod íguez y Ri as
C.B. (Fe ol), Fa macia Es eban Pan oja e Hijos C.B. (Cedei a),
Fa macia Macei as Bidegain (Na ón), Fa macia del Can ón (Fe ol),
Fa macia Benigna Villasuso Co es (Mon e o), Fa macia Isabel Campo
(Fe ol). A mis compañe as/os de es as O icinas de Fa macia que me
han ayudado y enseñado.
A mis amigas/os…A Ma iluz, po su ca iño, apoyo, ánimos y se
una luz en el camino; a I ene, po se mi he mana mo al (mi illiza),
mi iel amiga y po su ca iño; a Ca los y Rosi, po se mis amigos del
alma; a E a Ma ía, po anima nos siemp e, po nues as cha las
di e idas, y po alo a y en ende lo que hacíamos en nues as Tesis;
a Celsa, po se an comp ensi a, po su co azón eno me, su
sensibilidad y po alo a nos siemp e; a Reyes… po su apoyo y po
llama nos “Seño i as Doc o as”, aunque oda ía no lo ué amos. A
Mou, a Ma ía, a Lo ena, a Almudena, a Noelia, a Ta iana, a F an y a
Me chy… Po odas ues as palab as de ánimo, po ues a con ianza
en noso as, po se an buenas/os amigas/os, po ues o apoyo en los
buenos y malos momen os… y, sob e odo, po ues o ca iño.
¡G acias a odas/os!
A Sonia, a Manolo y a Ósca po se pa e de mi amilia du an e
mucho iempo. Ag adezco el ca iño, el apoyo y los ánimos que nos
die on pa a segui adelan e. Ósca … ¡Deseo que seas muy eliz en el
cielo!
17
Ag adecimien os
A mi amilia: mi ías/os Julia, Manel, Ra ael y Ca men; a mis
p imas/os: Jose, Pablo, Se gio, Ra i a, Ma ía del Ma , Bá ba a y
An ía; po con ia en noso as y alo a nues o es ue zo desde
pequeñas. A F an, que es como o o p imo, le ag adezco oda su
ayuda. Y al es o de mi amilia, que nos dan su apoyo.
A mi amilia del cielo, que siemp e sien o su amo : a mi ía Rosa,
po se mi segunda mad e y la mejo ía que pudie a ene ; a mi p imo
F an, po enseña me que po muy du a que sea la ida, hay que
ap ende y lucha has a el inal; a mis abuelos pa e nos Manolo y
Magdalena, po ues o amo y gene osidad, po compa i lo que
eníais con noso as y po ansmi i el abajo du o a a és de la
amilia; a mi abuelo ma e no And és, po se mi pad ino, un cachi o
de pan, un b omis a, un g an abuelo y, sob e odo, una g an pe sona; y
a mi he mano Robe o Ca los (Killo), po cuida nos, po mos a nos
que hay más mundo de ás de los lib os, po enseña nos que po
“pe de ” un año académico, o dos o es en la ida no pasa nada… po
enseña nos que cada día hay que se eliz… po su aleg ía, po
alo a nos, po da nos ánimo, po el o gullo que sien e po noso as y
po su apoyo que sé que nos es á dando desde el cielo: “¡Seguid
adelan e, niñas!”. ¡G acias po odos los momen os elices i idos
como he manos!
A mis pad es, Ca los y Reme po ues o amo , po da nos el
apoyo que an o necesi ábamos pa a c ece pe sonal, p o esional y
académicamen e, po enseña nos desde pequeñas a en ende el alo
que ienen las cosas y el es ue zo del abajo du o. Conc e amen e, a
mi pad e po enseña me a se espe uosa con odo el mundo y a cada
uno dedica le el iempo que se me ece; po enseña me que hay que
le an a se cuando la ida e i a al suelo; a que el éxi o sólo es pa a
aquellas pe sonas que c een en él... Y a c uza las “pied as del ío”…
A mi mad e, en especial, po enseña nos desde pequeñas a se
au osu icien es; po demos a nos que se pueden saca ue zas de
donde sea, aunque se es é pasando po los momen os más du os; po
se el pila de la amilia; po da nos el ejemplo de lo que es se una
“muje campeona”… Y po que, aunque no en endie a bien lo que
hacíamos, nos seguía animando diciéndonos: “Voso as sabéis lo que
enéis que hace ” y “Si es bueno pa a oso as, es bueno pa a mí”.
18
C is ina Fe nández Paz
Me gus a ía e mina mis ag adecimien os con la pe sona que más
se lo me ece: mi he mana Fany. Ag adece oda la ayuda que me
o eció desde pequeña… Nunca me imaginé llega an lejos; po
con ia en mí; po se mi maes a de los es udios y de la ida; po
da me el apoyo cuando lo he necesi ado; po hace me eí an as
eces; po se “mi muy mejo amiga” y “compañe a de la ida”; po
enseña me a se mejo pe sona; po se mi e e en e y modelo a segui
en la ida; po el amo que me da… El más boni o de odos… ¡No
pod ía se más a o unada!
Finalmen e, me gus a ía ag adece a Dios y a la ida las
opo unidades que me han dado y que me es án dando de segui
siemp e adelan e, de c ece como pe sona, de desa olla me
p o esionalmen e, de sali de mi zona de con o y de descub i que
soy capaz de hace cosas espec acula es.
C is ina Fe nández Paz
En Na ón, 25 de agos o de 2021
19
Ag adecimien os
TABLA DE CONTENIDO
Tabla de con enido

Tabla de con enido
Lis ados ................................................................................................................................27
Ab e ia u as (I, con le as la inas) .............................................................29
Ab e ia u as (II, con le as g iegas) ...........................................................35
Fó mulas químicas ....................................................................................... 35
Sis emas mic o- y nanopa iculados ..........................................................36
Unidades ........................................................................................................37
Lis ado de igu as ...............................................................................................................38
Lis ado de ablas .................................................................................................................45
1. Resumen ..........................................................................................................................49
2. In oducción ...................................................................................................................53
2.1. Redes me al-o gánicas (MOFs) ...............................................................55
2.2. In e és de las MOFs pa a aplicaciones biomédicas ...............................56
2.3. Aplicación de las MOFs en adminis ación de á macos ..................... 59
2.3.1. Vía pa en e al .....................................................................................59
2.3.2. Vía cu ánea ..........................................................................................66
2.3.3. Vía o al ................................................................................................72
2.3.4. Vía bucal ..............................................................................................77
2.3.5. Vía ocula ............................................................................................79
2.3.6. Vía ec al .............................................................................................82
2.3.7. Vía pulmona ...................................................................................... 85
2.4. In e és de la ía pulmona pa a la adminis ación de á macos .........88
2.4.1. Ana omo isiología del ac o espi a o io .......................................88
2.4.2. Adminis ación de AIs pa a e ec os local y sis émico ...................91
2.4.3. In e és de la adminis ación de an ibió icos po ía pulmona ... 98
23
2.4.4. Tube culosis pulmona .....................................................................99
2.4.5. T a amien o de la ube culosis: Isoniazida (INH) ....................... 100
2.5. Biocompa ibilidad de las mo s con el pulmón.....................................103
2.5.1. Es udios in i o .............................................................................103
2.5.2. Es udio ex i o ............................................................................... 104
2.5.3. Es udios in i o ..............................................................................105
2.6. Pe spec i a ac ual: ensayos clínicos y come cialización de
medicamen os a base de mo s pa a la adminis ación pulmona de
á macos ...........................................................................................................106
3. An eceden es, hipó esis y obje i os ......................................................................... 107
4. Ma e iales y mé odos ................................................................................................. 113
4.1. Ma e iales .................................................................................................115
4.2. Sín esis y ca ac e ización de las MOFs .................................................116
4.2.1. Sín esis y ac i ación de MIL-100 ...................................................116
4.2.2. Encapsulación de isoniazida (INH) ..............................................116
4.2.3. Cálculo del po cen aje de humedad y po cen aje de
ma e ia seca de las MOFs ................................................................117
4.2.4. Dispe sión de las MOFs ..................................................................118
4.2.4.1. MOFs des inadas a es udios celula es .....................................118
4.2.4.2. MOFs des inadas a o mulación po a omización ................119
4.2.5. Ca ac e ización isicoquímica y mo ológica de las MOFs
dispe sadas ........................................................................................121
4.3. Mic oencapsulación de las MOFs y ca ac e ización de las
mic os e as (MS) ob enidas ...........................................................................121
4.3.1. P epa ación de MS con ol y selección del mejo
excipien e de a omización ...............................................................121
4.3.2. Mic oencapsulación de las NPs MIL-100 e INH@MIL-
100: Ob ención de Ma-MIL-100 MS y Ma-IHN@MIL-100 MS 122
4.3.3. Ca ac e ización mo ológica y ae odinámica de las MS ............123
4.3.4. Es udio de composición e in eg idad es uc u al de las MS ......124
4.4. Es udio de libe ación de las nps mil-100 e inh@mil-100 a
pa i de las mic os e as de mani ol (Ma MS). Es abilidad coloidal
y química, y libe ación de isoniazida (INH) ...............................................126
4.5. Es udios in i o en la línea celula a549 .............................................127
24
C is ina Fe nández Paz
4.5.1. Línea celula A549 ...........................................................................127
4.5.2. P epa ación y ca ac e ización de o mulaciones .........................127
4.5.3. P epa ación de las soluciones es de Ma ......................................128
4.5.4. Es udios de iabilidad celula ......................................................... 128
4.5.5. Cap ación in acelula y dis ibución ............................................130
4.5.6. Cuan i icación de células A549 in e nalizadas con NPs:
Ci ome ía de lujo ...........................................................................132
4.6. Es udios in i o .....................................................................................133
4.6.1. Dis ibución pulmona de las NPs MIL-100 e INH@
MIL-100 mic oencapsuladas ..........................................................134
4.6.1.1. Es udio his ológico .................................................................... 134
4.6.1.2. Biodis ibución ..........................................................................135
4.6.2. Examen oxicológico .......................................................................136
4.6.2.1. De e minación de in e leucina-6 (IL-6) .................................136
4.6.2.2. Es udio his opa ológico de los pulmones ...............................136
5. Resul ados y discusión ............................................................................................... 137
5.1. Sín esis y ca ac e ización de las MOFs .................................................139
5.1.1. Encapsulación de isoniazida (INH) ..............................................139
5.1.2. Cálculo del po cen aje de humedad y po cen aje de
ma e ia seca de las MOFs ................................................................142
5.1.3. Ca ac e ización isicoquímica y mo ológica de las MOFs
dispe sadas .....................................................................................143
5.2. Mic oencapsulación de las MOFs y ca ac e ización de las
mic os e as (MS) ob enidas ...........................................................................145
5.2.1. Ca ac e ización de MS con ol y selección del mejo
excipien e de a omización ...............................................................145
5.2.2. Ca ac e ización de las Ma-MIL-100 MS y Ma-INH@
MIL-100 MS: Mo ología y p opiedades ae odinámicas ............148
5.2.3. Es udio de composición e in eg idad es uc u al de las MS ......152
5.3. Es udio de libe ación de las NPs MIL-100 e INH@MIL-100 a
pa i de las mic os e as de mani ol (Ma MS). Es abilidad coloidal
y química, y libe ación de isoniazida (INH) ...............................................161
5.4. Es udios in i o en la línea celula A549 .............................................169
5.4.1. Es udios de iabilidad celula ......................................................... 169
5.4.2. Cap ación in acelula y dis ibución ............................................173
25
Tabla de con enido
Ma
D-manni ol
D-mani ol
Man
D-(+)-mannose
D-(+)-manosa
MFI
mean luo escence
in ensi y
in ensidad media de
luo escencia
MIL
ma e ial o Ins i u
La oisie
ma e ial del Ins i u o
La oisie
MOF/s
me al-o ganic
amewo k/s
ed/es me al-o gánicas
MP/s
mic opa icle/s
mic opa ícula/s
MRI
magne ic esonance
imaging
imagen de esonancia
magné ica
MS
mic osphe e/s
mic os e a/s
MW
molecula weigh
peso molecula
nanoMOF/s
nano-sized me al-
o ganic amewo k/s
ed/es me al-o gánica/s de
amaño nanomé ico
NC/s
nanocapsule/s
nanocápsula/s
Nic
nico inamide
nico inamida
NP/s
nanopa icle/s
nanopa ícula/s
Ola
oleanolic acid
ácido oleanólico
PBS
phospha e bu e ed
saline
ampón os a o salino
PDA
pho odiode a ay
ma iz de o odiodos
PDD
cispla in
cispla ino
PdI
polydispe si y index
índice de polidispe sión
PEG
polye hylene glycol
polie ilenglicol
PLGA
poly(lac ic-co-glycolic
acid)
ácido polilác ico-co-
glicólico
POA
py azinoic acid
ácido pi azinoico
32
C is ina Fe nández Paz

P/S
P ussian blue
Azul de P usia
PU
polyu e hane
poliu e ano
PVA
poly inyl alcohol
alcohol poli inílico
PXRD
powde X- ay
di ac ion
di acción de ayos X en
pol o
PY
p ocess yield
endimien o del p oceso
PZA
py azinamide
pi azinamida
RFB
i abu in
i abu ina
RGD
pep ide a ginine-
glycine-aspa ic acid
pép ido a ginina-glicina-
ácido aspá ico
ROS
eac i e oxygen species
especies de oxígeno
eac i as
RT
oom empe a u e
empe a u a ambien e
SA
salicylic acid
ácido salicílico
S.D.
s anda d de ia ion
des iación es ánda
SDS
sodium dodecyl
sulpha e
dodecilsul a o sódico
SDZ
sul adiazine
sul adiazina
SEM
scanning elec on
mic oscope
mic oscopía elec ónica de
ba ido
SIDA
acqui ed
immunode iciency
synd ome
sínd ome de
inmunode iciencia
adqui ida
SLF
simula ed lung luid
luido pulmona simulado
SLN
solid lipid nanopa icles
nanopa ículas lipídicas
sólidas
So
D-so bi ol
D-so bi ol
SSC
side sca e ing
dispe sión la e al
33
Lis ados
Sub BG
sub backg ound
línea base
ime
iempo
TB
ube culosis
ube culosis
TEM
ansmission elec on
mic oscopy
Mic oscopía elec ónica de
ba ido
TGA
he mog a ime ic
analysis
análisis e mog a imé ico
T
Inle
inle empe a u e
empe a u a de en ada
TM
imolol
imolol
T
Ou le
ou le empe a u e
empe a u a de salida
TPP
ipolyphospha e
ipoli os a o
T e
D-(+)- ehalose
dihyd a e
D-(+)- ehalosa dihid a o
.s.c.
o al solids con en
con enido en sólidos o ales
Vp
po e olume
olumen de po os
UiO
Uni e si y o Oslo
Uni e sidad de Oslo
WHO
Wo ld Heal h
O ganiza ion
O ganización Mundial de la
Salud (OMS)
ZIF
zeoli ic imidazole
amewo ks
edes de imidazol zeolí ico
ZJU
Uni e si y o Zhejiang
Uni e sidad de Zhejiang
34
C is ina Fe nández Paz
Ab e ia u as (II, con le as g iegas)
Fó mulas químicas
Lis ado de ab e ia u as (II, con le as g iegas)
Ab e ia u a
Inglés
Español
α-CD
α-cyclodex in
ciclodex ina α
λ
dynamic shape ac o
ac o de o ma dinámica
λ
Ex/Em
exci a ion and emission
wa eleng h alues
alo es de longi ud de onda
de exci ación y de emisión
𝜌𝜌𝑟𝑟𝑒𝑒𝑎𝑎𝑙𝑙
eal densi y
densidad eal
TNF-α
umo nec osis ac o
alpha
ac o de nec osis umo al
al a
Lis ado de ó mulas químicas
Fó mula
Inglés
Español
CO
ca bon monoxide
monóxido de ca bono
E OH
e hanol
e anol
FeCl
3
.6H
2
O
i on(III) chlo ide
hexahyd a e
clo u o é ico
hexahid a ado
H
3
BTC
imesic acid o 1,3,5-
benzene ica boxylic acid
ácido imésico o
ácido benceno-1,3,5-
ica boxílico
H
3
PO
4
phospho ic acid
ácido os ó ico
KF
po assium luo ide
luo u o de po asio
MeOH
me hanol
me anol
NO
ni ic oxide
óxido ní ico
H
2
O
2
hyd ogen pe oxide
pe óxido de hid ógeno
H2S
hyd ogen sul ide
sul u o de hid ógeno
35
Lis ados
Sis emas mic o- y nanopa iculados
Lis ado de sis emas mic o- y nanopa iculados
Sis ema
Inglés
Español
MIL-100 NP/s*
nanopa icle/s o
i on (III)
imesa e me al-
o ganic
amewo k/s
nanopa ícula/s de
ed/es me al
o gánica/s de
imesa o de hie o
(III)
INH@MIL-100 NP/s
nanopa icle/s o
isoniazid-loaded
i on (III)
imesa e me al-
o ganic
amewo k/s
nanopa ícula/s de
ed/es me al
o gánica/s de
imesa o de hie o
(III) ca gada/s de
isoniazida
Ma MS
manni ol
mic osphe e/s
mic os e a/s de
mani ol
Ma-MIL-100 MS
manni ol
mic osphe e/s
con aining i on
(III) imesa e
me al-o ganic
amewo ks
nanopa icles
mic os e a/s de
mani ol con eniendo
nanopa ículas de
edes me al o gánicas
de imesa o de
hie o (III)
Ma-INH@MIL-100 MS
manni ol
mic osphe e/s
con aining
isoniazid-loaded
i on (III)
imesa e me al-
o ganic
amewo ks
nanopa icles
mic os e a/s de
mani ol con eniendo
nanopa ículas de
edes me al o gánicas
de imesa o de
hie o (III) ca gadas
con isoniazida
α-CD MS
α-cyclodex in
mic osphe e/s
mic os e a/s de
ciclodex ina α
36
C is ina Fe nández Paz
Unidades
Dex MS
dex an
mic osphe e/s
mic os e a/s de
dex ano
Man MS
mannose
mic osphe e/s
mic os e a/s de
manosa
T e MS
ehalose
mic osphe e/s
mic os e a/s de
ehalosa
So MS
so bi ol
mic osphe e/s
mic os e a/s de
so bi ol
F u MS
uc ose
mic osphe e/s
mic os e a/s de
uc osa
* Las MIL-100 pueden es a cons i uidas de di e en es me ales (ej.: Fe, Al, C ) pe o,
cuando se emplee es e é mino en el p esen e abajo de Tesis, se á pa a e e encia a
las MOFs de imesa o de hie o (III): MIL-100(Fe); en conc e o, a los ca boxila os
de Fe (III): Fe3O-(H2O)2OH(BTC)2]·nH2O.
Lis ado de unidades
Símbolo
Inglés
Español
pm
e olu ions pe
minu e
e oluciones po
minu o
ap·min-1
aps pe minu e
golpes po minu o
/
olume/ olume
olumen/ olumen
w %
pe cen age in weigh
po cen aje en peso
w/
weigh / olume
peso/ olumen
w/w
weigh /weigh
peso/peso
37
Lis ados

Lis ado de igu as
Lis ado de igu as
Figu a 1. Esquema simpli icado de o mación de una MOF. La unión
de ligandos o gánicos poliden ados ( ep esen ados con palos
ojos) y unidades ino gánicas (indicadas median e es e as
azules), dan luga a la es uc u a en o ma de ed de la MOF.
(Figu a de nue a c eación) ................................................................ 55
Figu a 2. Fo mación de la es uc u a de MOF MIL-100. En el
cuad o, se ep esen an los íme os de los á omos del me al(III)
hexacoo dinado (en o ma de oc aed o) que, as la coo dinación
con el ligando imesa o, o man un supe e aed o híb ido. El
ensamblado de los supe e ahed os da luga a la o mación de
una es uc u a cúbica de ipo zeolí ico (imagen TEM), en donde
hay dos ipos de ca idades mesopo osas (25 y 29 Å), accesibles
a a és de en anas pen a- (4.5*5.5 Å) y/o hexagonales (12
Å). Pa a su mejo comp ensión, los polied os me álicos se
ep esen an en na anja, los á omos de ca bono en neg o, los
á omos de oxígeno en ojo y los á omos de hid ógeno han sido
eliminados pa a mayo cla idad. (Figu a adap ada del abajo
de Liu e al. [61], ACS Appl. Ma e . In e aces. 9 (2017) 20255-
20275. Copy igh © 2017, Ame ican Chemical Socie y) .................. 58
Figu a 3. Rami icaciones dico ómicas del ac o espi a o io a medida
en que se p o undiza en el pulmón. (Imagen lib e de de echos
de au o ) ............................................................................................. 89
Figu a 4. Ana omía del ac o espi a o io. (Imagen lib e de de echos
de au o ) ............................................................................................. 90
Figu a 5. Mecanismos de depósi o de las pa ículas inhaladas en el
ac o espi a o io. (Figu a adap ada del abajo de Da enpo e
al. [129], F on . Physiol. 1 (2010) 139-146. Open Access S a emen ) 93
Figu a 6. Es uc u a del ascenso mucocilia . (Figu a adap ada del
abajo de Pé ez e al. [147], Re . médica Chile. 142 (2014)
606-615. Bajo licencia C ea i e Commons) ...................................... 96
38
C is ina Fe nández Paz
Lis ado de igu as
Figu a 7. Es uc u a química de la isoniazida (INH). (Figu a de nue a
c eación) .......................................................................................... 101
Figu a 8. (a) Pa ones PXRD, (b) TGA e (c) Iso e mas de adso ción/
deso ción de N2 a 77 K de las NPs MIL-100 e INH@MIL-
100. El pa ón PXRD de la INH lib e se ha incluido pa a su
compa ación en la Figu a 8a. Los símbolos colo eados y huecos
en la Figu a 8c indican la ama de adso ción y deso ción,
espec i amen e. (Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz
e al. [199], Molecules. 26 (2021) 6408. Copy igh : © 2021 by
he au ho s) ...................................................................................... 140
Figu a 9. Espec os FTIR de los ma e iales INH, INH@MIL-100 y
MIL-100: (a) en un ango de espec o amplio, ap oximadamen e
de 4000 a 400 cm-1 y (b) una sección de ese espec o, al ededo de
1800 a 400 cm-1. (Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz
e al. [199], Molecules. 26 (2021) 6408. Copy igh : © 2021 by
he au ho s) ...................................................................................... 142
Figu a 10. Mic o o og a ías TEM de: (a) NPs MIL-100 y (b) NPs
INH@MIL-100 dispe sadas en agua MilliQ. Escala: 100 nm.
(Figu a de nue a c eación) .............................................................. 145
Figu a 11. Mic o o og a ías SEM de MS con ol de: (a) Ma, (b) α-CD,
(c) Dex y (d) T e. (Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz
e al. [199], Molecules. 26 (2021) 6408. Copy igh : © 2021 by
he au ho s) ...................................................................................... 147
Figu a 12. Mic o o og a ías SEM de Ma-MIL-100 MS p epa adas
con una elación MIL-100:Ma de: (a) 1:5, (b) 1:10 y (c) 1:100.
(Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz e al. [199],
Molecules. 26 (2021) 6408. Copy igh : © 2021 by he au ho s)..... 149
Figu a 13. Mic o o og a ías SEM de Ma MS p epa adas a: (a) 170 °C
y (b) 160 °C. (Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz e
al. [199], Molecules. 26 (2021) 6408. Copy igh : © 2021 by he
au ho s) ............................................................................................ 150
39
Lis ados
Figu a 14. Mic o o og a ía SEM de: (a) Ma-MIL-100 MS y (b)
Ma-INH@MIL-100 MS. (Figu a adap ada del abajo de
Fe nández-Paz e al. [199], Molecules. 26 (2021) 6408.
Copy igh : © 2021 by he au ho s) .................................................. 151
Figu a 15. Pa ones PXRD de: (a) MIL-100, INH@MIL-100 e INH, y
(b) INH@MIL-100, Ma-INH@MIL-100 MS y Ma MS. (Figu a
adap ada del abajo de Fe nández-Paz e al. [199], Molecules.
26 (2021) 6408. Copy igh : © 2021 by he au ho s) ....................... 153
Figu a 16. Espec os de supe icie RAMAN de: (a) Ma MS y (b) Ma-
MIL-100 MS. (Figu a de nue a c eación) ....................................... 155
Figu a 17. Espec os RAMAN en di e en es planos de una Ma-
MIL-100 MS: pico especí ico de MIL-100 ( lecha de colo
na anja, columna de la izquie da) y pico ca ac e ís ico de Ma
( lecha de colo e de, columna de la de echa). Los planos son:
(a y h) Plano 2: 0.38 µm, (b y i) Plano 4: 0.76 µm, (c y j) Plano
6: 1.14 µm y (d y k) Plano 8: 1.52 µm. (Figu a de nue a c eación) 156
Figu a 17 (con inuación). Espec os RAMAN en di e en es planos
de una Ma-MIL-100 MS: pico especí ico de MIL-100 ( lecha de
colo na anja, columna de la izquie da) y pico ca ac e ís ico de
Ma ( lecha de colo e de, columna de la de echa). Los planos
son: (e y l) Plano 10: 1.90 µm, ( y m) Plano 12: 2.28 µm y (g y
n) Plano 14: 2.66 µm. (Figu a de nue a c eación) .......................... 157
Figu a 18. Imágenes RAMAN en di e en es planos de una Ma-
MIL-100 MS, donde las NPs MIL-100 es án ep esen adas en
colo ojo y el excipien e Ma, en azul: (a) Plano 2: 0.38 µm, (b)
Plano 4: 0.76 µm, (c) Plano 6: 1.14 µm, (d) Plano 8: 1.52 µm,
(e) Plano 10: 1.90 µm, ( ) Plano 12: 2.28 µm y (g) Plano 14:
2.66 µm. (Figu a de nue a c eación) ............................................... 158
40
C is ina Fe nández Paz
Figu a 19. Imágenes de CLSM de Ma-MIL-100 MS: Ma-Bodipy
(canal ojo, p ime a columna), NPs MIL-100 (canal e de,
segunda columna) y canales supe pues os ( e ce a columna).
(Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz e al. [195], ACS
Appl. Ma e . In e aces. 12 (2020) 25676-25682. Copy igh ©
2020, Ame ican Chemical Socie y) ................................................. 160
Figu a 20. Es abilidad coloidal de las NPs MIL-100 libe adas a
pa i de las MS en: (a) agua, (b) PBS y (c) SLF, mos ando
la e olución del amaño de las NPs (neg o, izquie da) y de
la ca ga supe icial ( ojo, de echa) s. iempo (media ± S.D.;
n = 3). (Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz e al.
[195], ACS Appl. Ma e . In e aces. 12 (2020) 25676-25682.
Copy igh © 2020, Ame ican Chemical Socie y) ............................ 162
Figu a 21. Es abilidad coloidal de las NPs INH@MIL-100 libe adas
a pa i de las MS en: (a) agua, (b) PBS y (c) SLF, mos ando
la e olución del amaño de las NPs (neg o, izquie da) y de la
ca ga supe icial ( ojo, de echa) s. iempo (media ± S.D.; n =
3). (Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz e al. [199],
Molecules. 26 (2021) 6408. Copy igh : © 2021 by he au ho s)..... 163
Figu a 22. Libe ación de INH (%) ( ojo) desde las NPs INH@MIL-100
y deg adación de MOFs (%) (azul) en agua (cí culo), PBS (pH
= 7.4) (cuad ado) y SLF ( iángulo) s. iempo du an e: (a) 168
h y (b) las p ime as 8 h (media ± S.D.; n = 3). (Figu a adap ada
del abajo de Fe nández-Paz e al. [199], Molecules. 26 (2021)
6408. Copy igh : © 2021 by he au ho s) ........................................ 166
Figu a 23. Mic o o og a ías TEM de las NPs de INH@MIL-100
libe adas desde Ma MS en: (a) agua MilliQ, (b) PBS y (c) SLF.
(Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz e al. [199],
Molecules. 26 (2021) 6408. Copy igh : © 2021 by he au ho s)..... 167
Figu a 24. Pa ones PXRD de: (a) NPs de MIL-100 libe adas en SLF
y Ma-MIL-100 MS; (b) NPs de INH@MIL-100 libe adas en
SLF y Ma-INH@MIL-100 MS. (Figu a adap ada del abajo
de Fe nández-Paz e al. [199], Molecules. 26 (2021) 6408.
Copy igh : © 2021 by he au ho s) .................................................. 168
41
Lis ados

1. Resumen
1. RESUMEN
El p incipal obje i o de es a Tesis Doc o al ha sido el diseño y
desa ollo de un nue o sis ema mic o-nanopa iculado a base de edes
me al-o gánicas (MOFs) pa a el a amien o pulmona de la
ube culosis (TB), sin ib osis subyacen e.
De es e modo, las nanopa ículas (NPs) de imesa o de hie o
(III) mesopo oso MIL-100 ue on mic oencapsuladas en mic os e as
de mani ol (Ma MS) median e una écnica simple y e icien e de
a omización. Además, el á maco an i ube culoso (an i-TB) de
p ime a línea isoniazida (INH) se encapsuló en las MOFs (NPs
INH@MIL-100), alcanzado una g an ca ga a macológica. Se
ca ac e iza on las Ma MS con ol, las Ma-MIL-100 MS y las Ma-
INH@MIL-100 MS ob enidas, p esen ando p opiedades mo ológicas
y ae odinámicas adecuadas pa a su llegada a la zona p o unda del
pulmón. Se lle ó a cabo la libe ación del sis ema y del á maco en
medios isiológicos simulados (agua MilliQ, ampón os a o salino
(PBS) y luido pulmona simulado (SLF)) a 37 °C. Se demos ó que
las pa ículas ue on libe adas con un amaño nanomé ico y ca ga
nega i a, siendo la INH más ácilmen e libe ada en PBS que en agua.
Además, se ealiza on es udios in i o empleando la línea celula de
adenoca cinoma epi elial basal al eola humano A549. Se examinó la
biocompa ibilidad de las NPs MIL-100 e INH@MIL-100, así como
del excipien e Ma demos ando baja ci o oxicidad de los sis emas. La
p esencia y ubicación de ambos nanosis emas den o de las células,
ue on co obo adas median e mic oscopía de ba ido láse con ocal
(CLSM). Finalmen e, se ealiza on di e en es es udios in i o
adminis ando de o ma in a aqueal las Ma MS con ol, Ma-MIL-
100 MS y Ma-INH@MIL-100 MS a a as Wis a -Kyo o. Las NPs se
libe a on en el luido al eola , obse ándose una dis ibución
homogénea de las mismas en el pulmón p o undo. Además, se p odujo
una pequeña e ención de la o mulación en la áquea. No hubo
embolismo pulmona , como se con i mó median e obse ación mac o
y mic oscópica. El examen his opa ológico de los pulmones demos ó
la p esencia de un pa énquima no mal, con la apa iencia ípica de
al éolos de pa edes delgadas y la ausencia de cualquie signo de
in lamación.
51
Resumen
De es e modo, los esul ados con i man que nues o sis ema
mic o-nanopa iculado es un candida o p ome edo pa a el a amien o
local de en e medades in ecciosas median e la ía pulmona , siendo
in e esan e pa a el a amien o de la TB.
52
C is ina Fe nández Paz
2. In oducción
2. INTRODUCCIÓN

2.1. Redes me al-o gánicas (MOFs)
Figu a 1. Esquema simpli icado de o mación de una MOF.
La unión de ligandos o gánicos poliden ados ( ep esen ados
con palos ojos) y unidades ino gánicas (indicadas median e
es e as azules), dan luga a la es uc u a en o ma de ed de
la MOF. (Figu a de nue a c eación)
2.1. Redes me al-o gánicas (MOFs)
La Nano ecnología es un á ea de in es igación den o de la
Tecnología Fa macéu ica de g an in e és pa a la c eación de nue os
ehículos a macológicos des inados pa a uso e apéu ico en el
a amien o de di e en es en e medades [1].
Las MOFs cons i uyen en la ac ualidad uno de los ma e iales más
p ome edo es pa a la adminis ación de á macos y o os ing edien es
ac i os (AIs) [2,3]. Las MOFs son ma e iales híb idos c is alinos
po osos basados en la asociación ionoco alen e de subunidades
ino gánicas (ca iones aislados, clús e es, cadenas, planos o, incluso
edes idimensionales de ca iones) y ligandos o gánicos poliden ados
que ac úan como espaciado es en e los cen os me álicos
(ca boxila os, os ona os, compues os ni ogenados, e c.). Es a unión
c ea un sis ema idimensional c is alino (Figu a 1) con una g an
e sa ilidad es uc u al y composicional, y una po osidad excepcional
[2,4-6]. G acias a es as p opiedades, los MOFs se han p opues o en
nume osas aplicaciones de in e és social e indus ial [7], como
adso ción [8], ca álisis [9],pilas de combus ible [10], sepa ación [11],
senso es [12], alimen ación [13] o medio ambien e [14], en e o os.
Figu a 1. Esquema simpli icado de o mación de una MOF. La unión de ligandos
o gánicos poliden ados ( ep esen ados con palos ojos) y unidades ino gánicas
(indicadas median e es e as azules), dan luga a la es uc u a en o ma de ed de la
MOF. (Figu a de nue a c eación)
55
In oducción
2.2. In e és de las MOFs pa a aplicaciones biomédicas
Aunque su aplicación en biomedicina no su gió has a 2006 [15],
u ilizando MOFs mic omé icos basados en c omo como p ueba de
concep o, no ue has a 2010 cuando se p opusie on a ias
nanopa ículas de MOF biocompa ibles a base de hie o como
sis emas de libe ación de á macos combinado a diagnós ico
( e agnós ico) [16]. En es e campo, se han es udiado p incipalmen e
MOFs basados en ca iones biocompa ibles o ine es como Ca, Mg, Zn,
Fe, Z y Ti [3]. Como ligandos, se han p opues o di e sas moléculas
o gánicas poliden adas de baja oxicidad o, incluso, biomoléculas
con ibuyendo a la biosegu idad y a la ac i idad e apéu ica de la
MOF esul an e ( ambién llamadas bioMOFs) [17,18]. Algunos
ejemplos de moléculas biológicas empleadas son los aminoácidos,
pép idos y p o eínas, nucleobases, ciclodex inas y po i inas, en e
o as [18-20].
Las MOFs p esen an p opiedades que las con ie en en “únicas”
pa a aplicaciones biomédicas. En e ellas, cabe des aca su ele ada
po osidad (supe icies BET de has a 7000-8000 m2·g-1 con amaños de
po o de 3 a 90 Å) [21] y posee una composición al amen e e sá il
( an o el ligando o gánico como las subunidades ino gánicas son
modulables) [22]. Incluso, la supe icie in e na y ex e na de las MOFs
se puede modi ica pa a mejo a la uncionalidad [23]. En de ini i a,
las ca ac e ís icas mo ológicas, es uc u ales y isicoquímicas de las
MOFs es án de e minadas po las p opiedades de los ligandos
o gánicos y las subunidades ino gánicas, siendo sis emas muy
p ome edo es como ehículos pa a la adminis ación de di e en es AIs
[24-27].
2.2. In e és de las MOFs pa a aplicaciones biomédicas
Las MOFs p esen an a ias ca ac e ís icas que los hacen
excelen es candida os pa a di e en es aplicaciones biomédicas [28-
30]: i) pueden sin e iza se de o ma homogénea y es able [30-32], ii)
p esen an ele adas supe icies de po os y, po lo an o, buena
capacidad de adso ción de á macos (ele ada ca ga a macológica)
[16]; iii) puede uncionaliza se la supe icie in e na (po os) y ex e na
pa a es ablece in e acciones especí icas con el AI [23], pe mi iendo el
56
C is ina Fe nández Paz
p oceso e e sible de adso ción/deso ción con el mismo, op imiza su
es abilidad in i o y/o mejo a su biodis ibución [25,33]; i ) ealiza
la libe ación del á maco de o ma con olada, e i ando el "e ec o
bu s ", que es la libe ación ápida del AI du an e las p ime as ho as; )
posibilidad de emplea agen es de con as e saludables y componen es
bioac i os (como ca iones o ligandos o gánicos) en sus es uc u as,
llamados dichos sis emas bioMOFs) [17,18]; i) es abilidad pa a
lle a a cabo su unción en el o ganismo y biodeg adabilidad,
impidiendo su acumulación endógena y, po an o, los e ec os óxicos
asociados [34].
Las MOFs pueden ca ga y ehiculiza de o ma con olada
nume osos AIs, incluyendo á macos [24-27,35,36], cosmé icos
[37,38], o mac omoléculas, como ma e ial gené ico [39-44], p o eínas
[45-48] y acunas [49]. Además, las MOFs pueden u iliza se ambién
en la p oducción y libe ación de gases e apéu icos [50-53] e, incluso,
pa a el a amien o de in oxicaciones o ales causadas po sob edosis
de á macos [54,55]. Aún más, dependiendo de los ma e iales
cons i uyen es, algunos ipos de MOFs pueden se u ilizadas como
agen es de diagnós ico múl iple (con p opiedades de imagen), en
e apias a anzadas combinadas y en e agnosis [3]. Po ejemplo, los
p epa ados con Mn, Gd o Fe pueden usa se en imágenes de esonancia
magné ica (MRI) [28,29,56,57]. Po an o, las MOFs ienen un g an
po encial en e agnosis (basada en la es a egia combinada de
diagnós ico y a amien o del pacien e a la ez) [16,58], o eciendo
muchas en ajas en el seguimien o y a amien o de los pacien es al
mismo iempo. Además, las MOFs pueden p esen a o as en ajas,
como p opiedades an ibac e ianas, po ejemplo en aquellas con Ag,
Cu o Zn en su es uc u a. En consecuencia, la mul i uncionalidad de
las MOFs pe mi e unas amplias aplicaciones biomédicas [59].
En es e abajo, nos cen a emos en la aplicación de las MOFs
en la libe ación con olada de á macos. Pa a ello, las MOFs se
pueden adap a ácilmen e en unción de la ca ga del á maco deseada,
la ía de adminis ación po la que se p e enden adminis a en el
o ganismo, los pe iles de libe ación y las necesidades e apéu icas
[25,33,39,60]. Además, de en e la g an a iedad de MOFs, hemos
57
In oducción
Tabla 1 (con inuación 2). Algunos ejemplos de MOFs in es-
igadas pa a la adminis ación de á macos po ía pa en e al.
Tabla 1 (con inuación 2). Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos
po ía pa en e al.
MOFs
FÁRMACO
SISTEMA
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
cance osa
MIL-
100(Fe)
GMP Suspensión
inyec able
Es abilidad de las MOFs
en sue o de a a
Es abilidad de MOFs en
PBS suplemen ado con
albúmina de sue o
bo ino
Libe ación de á macos
Es udio in i o
(Ra ones C57BL/6J)
Es udio his ológico
Apa ición de ag egados de amaños
mic omé icos a los 30 min de
incubación en sue o de a a y
desapa ición a las 3 h en sue o y a las
6 h en PBS suplemen ado con albúmina
de sue o bo ino
Desag egación posiblemen e debida a
la adso ción de p o eínas del medio en
la supe icie de las MOFs
Libe ación en PBS suplemen ado del
40% y 60% de GMP a las 0.25 h y 4 h,
espec i amen e
Ausencia de dis és pulmona en los
animales
Fal a de oxicidad aguda o nec osis en
co es his ológicos pulmona es
[82]
64
C is ina Fe nández Paz

Tabla 1 (con inuación 3). Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis-
ación de á macos po ía pa en e al.
Tabla 1 (con inuación 3). Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos
po ía pa en e al.
MOFs
FÁRMACO
SISTEMA
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
Sis emas
RGD-
Au@Fe-
MOF
(RAMOFs)
DOX Suspensión
inyec able
Viabilidad celula
Es udios in i o
(Ra ones macho
Balb/c)
Tole ancia a los ejidos
sanos
RAMOFs: sin e ec os ci o óxicos
impo an es en las células MD-MBA-231
RAMOFs-DOX: ci o oxicidad
dependien e de la dosis de á maco
adminis ada
RAMOF-DOX + Lase : mejo
a amien o (e ec o siné gico en el
umo )
Longi ud de onda óp ima: 808 nm
Tejidos sanos que odean los umo es
apenas a ec ados
Ausencia de daño isula o in lamación
isible en los ó ganos p incipales
(como los pulmones)
[84]
65
In oducción
2.3.2. Vía cu ánea
2.3.2. Vía cu ánea
En los úl imos 5 años, ha habido un desa ollo signi ica i o de
o mas de dosi icación basadas en MOFs pa a la adminis ación
ansdé mica y cu ánea de AIs, en o ma de pa ches o hid ogeles. Los
pa ches se p epa an gene almen e u ilizando biopolíme os ( ales
como, alcohol poli inílico (PVA) y gela ina de piel de ce do (GEL)),
MOFs (ej. MIL-100, MIL-127(Fe) y UiO-66(Z )), y di e sos
á macos (ej. ácido salicílico (SA), ibup o eno (IBU), ácido azelaico
(AzA), nico inamida (Nic) ( e Tabla 2) [37,85-87]. Los p ocesos de
libe ación, bajo condiciones cu áneas simuladas, mos a on dis in as
ciné icas. Las MOFs de pequeño amaño de po o (como MIL-127(Fe))
p oducen una libe ación más len a que las edes de po os de g andes
dimensiones (como MIL-100). Además, la na u aleza
hid ó ila/hid ó oba del á maco in luye en la elocidad de libe ación,
siendo más len a pa a el IBU (hid ó obo) que pa a el SA (hid ó ilo) a
pa i de la ma iz de UiO-66 [85]. O os ejemplos de MOFs
empleadas pa a es a ía son las MIL-53, MIL-53-(OH)2, MIL-163,
UiO-66-NH2 y ZIF-8 ca gadas con di e en es can idades de SA, según
el ipo de MOF y la elación MOF:SA ( éase el Tabla 2) [88].
Adicionalmen e, MIL-53(Al) y MIL-53-(Zn,Al) se ca ga on con
sul adiazina (SDZ) [89] y se e aluó su libe ación in i o (con células
euca io as) y ex i o (con piel de ce do) ( e Tabla 2), y se demos ó
ausencia de oxicidad en las células. Los es udios ex i o e in i o,
lle ados a cabo con piel de o eja de ce do y con olun a ios humanos,
espec i amen e, demos a on que los pa ches de MIL-100 y MIL-
127(Fe) ca gados con una combinación de á macos an iacné (AzA y
Nic) son segu os [86].
Además, se e alua on hid ogeles de polie ilenglicol diac ilado
(PEG) con eniendo MOFs (basados en Cu, Co o Zn) con glu a a o y
ligandos 1,2-bis (4-pi idil)e ileno [90] pa a demos a su ac i idad
an ibac e iana (empleando Esche ichia coli y S aphylococcus au eus)
y se ealiza on es udios de ci o oxicidad (u ilizando ib oblas os
dé micos humanos HDF) ( e Tabla 2). Los esul ados mos a on que
los e ec os son di e en es empleando E. coli con espec o a S. au eus,
y que su bioac i idad es á más in luenciada po el me al empleado y la
66
C is ina Fe nández Paz
es uc u a de la MOF, que po el ligando u ilizado [91]. Finalmen e, la
MOF con Cu se e eló como la más adecuada pa a ines
an ibac e ianos po que mos ó una ausencia de oxicidad pa a los
HDFs y un compo amien o bac e icida.
67
In oducción
Tabla 2. Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a
la adminis ación de á macos po ía cu ánea.
Tabla 2. Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos po ía cu ánea.
MOFs
FÁRMACO
SISTEMA
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
MIL-
100(Fe)
IBU Pa ches a base
de MIL-100
P epa ación:
- Molienda de
componen es
- Mezclado
- P epa ación de obleas
eje ciendo p esión
Encapsulación de
á macos
Libe ación de á macos
Al a ca ga de á maco:
- 33 w % en NPs MIL-100
- 17.5 w % en el pa che
Baja libe ación de á maco (30% a las 2
h) debido a su ca ác e hid o óbico
[37]
MIL-
100(Fe),
MIL-
127(Fe),
UiO-66(Z )
SA
IBU
-
Ca ga de á maco:
- Equilib io
hid o ílico/hid o óbico
- Accesibilidad de los
á macos a a és de la
ma iz
Libe ación de á maco:
- Con ol de pe iles
ciné icos de libe ación
Ca ga de á maco ele ada
G an es abilidad acuosa
Libe ación adecuada de la ca ga de
á maco (en e 1 y 7 días), siendo más
len o pa a:
- IBU ( á maco hid o óbico) que pa a
SA ( á maco hid o ílico)
- MOFs de po os es echos [MIL-
127(Fe)] que pa a MOFs de po os
anchos [MIL-100]
[85]
68
C is ina Fe nández Paz
Tabla 2 (con inuación 1). Algunos ejemplos de MOFs
in es igadas pa a la adminis ación de á macos po ía
cu ánea.
Tabla 2 (con inuación 1). Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos
po ía cu ánea.
MOFs
FÁRMACO
SISTEMA
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
Cu-MOF 1,
Co-MOF 2,
Zn-MOF 3
- Hid ogeles
embebiendo
MOFs
P epa ación de
hid ogeles embebiendo
MOFs
Ensayo an ibac e iano:
- Esche ichia coli (G(-))
- S aphylococcus
au eus (G(+))
Deg adación y
libe ación de iones
me álicos
Ensayos de
ci o oxicidad con
ib oblas os humanos
(HDFs)
Ac i idad an ibac e iana de:
- MOF lib es: Cu-MOF 1> Co-MOF 2> Zn-
MOF 3 (MBC: 20 μg · mL− 1, 1000
μg·mL− 1 y 2000 μg·mL−1,
espec i amen e)
- Hid ogeles embebiendo MOFs:
hid ogel@Cu-MOF 1 e hid ogel@Co-
MOF
2 exhibie on 99.9%, mien as que el
hid ogel@Zn-MOF 3 no p esen ó
ac i idad bac e icida (MBC: 2000
μg·mL− 1)
Libe ación de iones me álicos de 5.6
ppm
El hid ogel@Cu-MOF 1 a 20 μg·mL− 1
(MBC) no es óxica pa a los HDFs y es
bac e icida
[90]
MIL-
100(Fe),
MIL-
127(Fe)
AzA
Nico i-
namida
Pa ches (PVA-
MOFs) a base
de MOFs con
alcohol
poli inílico
(PVA)
Sín esis de MOFs
Encapsulación de
á macos
Libe ación de á macos
Al a ca ga de á maco:
- 77.4 w % en NPs MIL-100
- 48.1 w % en NPs MIL-127 NPs
- 38.8 w % en el pa che PVA-MIL-100
[86]
69
In oducción

Tabla 2 (con inuación 2). Algunos ejemplos de
MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á -
macos po ía cu ánea.
Tabla 2 (con inuación 2). Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos
po ía cu ánea.
MOFs
FÁRMACO
SISTEMA
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
Elabo ación de pa ches
Pe meación de
á macos ex i o
(piel de o eja de
ce do)
I i ación de la piel
Ex acción de á macos
desde la piel
In i o
( olun a ios)
- 24.2 w % en el pa che PVA-MIL-127
Los pa ches pe mi en la adminis ación
con olada de á macos
Los pa ches son segu os ex i o e in
i o
MIL-53(Al),
MIL-53-
(Zn,Al)
SDZ - Ca ga de SDZ
Libe ación de á macos
Es udio in i o
(células euca io as)
Es udio ex i o
(piel de ce do)
MIL-53-(Zn,Al) libe an á maco más
ápidamen e que MIL-53(Al)
No oxicidad pa a las células
euca io as
SDZ y ligando pene an a a és de la
piel de ce do du an e 3 h
[89]
70
C is ina Fe nández Paz
Tabla 2 (con inuación 3). Algunos ejemplos de
MOFs in es igadas pa a la adminis ación de
á macos po ía cu ánea.
Tabla 2 (con inuación 3). Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos
po ía cu ánea.
MOFs
FÁRMACO
SISTEMA
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
UiO-66,
UiO-66-
NH2, MIL-
163, MIL-
127, MIL-
53, MIL-
53-(OH)2,
MIL-100,
ZIF-8
SA - Adso ción de SA
median e MOFs
Es abilidad de las MOFs
Libe ación de SA desde
UiO-66-NH2
SA se adso be en unción de la elación
MOFs:SA:
- 1:0.5  MIL-53-(OH)2 ≈ MIL-100 ≈
MIL-127 ≈ MIL-163 < MIL-53 ≈ UiO-66 <
ZIF-8 < UiO-66-NH2
- 1:2  MIL-100 ≈ MIL-127 < ZIF-8 <
MIL-163 < UiO-66 < MIL-53-(OH)2 <<
UiO-66-NH2 << MIL-53
UiO-66-NH2 es el mejo candida o
UiO-66-NH2 p esen a al a ca ga de
á maco (12.1 w %)
UiO-66-NH2 exhibe una es abilidad
impo an e
La ciné ica de libe ación de SA desde
UiO-66-NH2 es adecuada po ía
cu ánea
[88]
71
In oducción
2.3.3. Vía o al
2.3.3. Vía o al
Di e en es ipos de MOFs, como NPs de MIL-100, se ecub ie on
con di e en es políme os como qui osano (CS) y ca boxime ilcelulosa
(CMC) [92-94] pa a a o ece su adminis ación po ía o al ( e
Tabla 3). Se comp obó que el CS p o ege a las MOFs en e a la
deg adación enzimá ica, acili a su bioadhesión y mejo a la abso ción
del á maco. En e ec o, el CS p omue e el anspo e de las NPs a
a és de la mucosa in es inal [95]. Se e aluó la biocompa ibilidad de
las MIL-100 no ecubie as y ecubie as con CS (CS_MIL-100) in
i o en células de ca cinoma colo ec al humano (Caco-2),
obse ándose una disminución de la ci o oxicidad en los sis emas
ecubie os con CS. Además, un es udio de e aluación de la espues a
in lama o ia, demues a que las NPs CS_MIL-100 disminuyen la
espues a inmune debido a que no inducen la ac i ación del
complemen o. Es o pod ía explica se po una disminución del
econocimien o de las NPs po el ecub imien o de CS que, además,
mejo a la biocompa ibilidad y o o ga unciones adicionales, como una
mejo a de la es abilidad química en luidos o ales simulados, la
bioadhesi idad y el paso a a és de la ba e a in es inal. Además,
a ias MOFs (UiO-66, UiO-66-NH2, UiO-66-COOH, UiO-67 y Z -
NDC) se ca ga on con 5-FU ( e Tabla 3) pa a el a amien o de
cánce (mamá, colo ec al (CRC), ac o diges i o, e c.), siendo las
MOFs de Z -NDC las que asocian la mayo can idad de á maco. Las
Z -NDC ambién ue on ecubie as con CS pa a pe mi i una
adminis ación adecuada de 5-FU po ía o al [92], ob eniéndose una
ele ada libe ación del á maco (70%).
Como se mencionó an e io men e, ambién se usó CMC pa a
ecub i MOFs des inadas al a amien o de cánce de colon ía o al.
Así, el MOF-5 se asoció con el 5-FU y se ecub ió con CMC sensible
al pH (CMC/5-FU@MOF-5) pa a p o ege las NPs 5-FU@MOF-5
[93] en e al ambien e ácido del es ómago, y p o oca una libe ación
especí ica en el medio in es inal ( e Tabla 3). Se demos ó in i o
que el 5-FU se libe a de mane a sos enida du an e un pe íodo de
iempo p olongado, a ibuido al compo amien o sensible al pH de la
CMC, mos ando una oxicidad no able con a la línea celula HeLa.
72
C is ina Fe nández Paz
Además, las NPs UiO-66-PDC ca gadas con ibup o eno sódico
(IBUNa), u ilizando el ácido 2,5-pi idindica boxílico como ligando, y
las NPs ZJU-16 con eniendo IBUNa (NPs IBUNa@ZJU-16) ambién
se emplea on como sis emas sensibles al pH [96] ( e Tabla 3). De
es a o ma, en ambos casos la libe ación del á maco depende del pH
del medio, siendo más ápida y en mayo ex ensión bajo condiciones
in es inales (pH = 7.4) que en el medio gás ico (pH = 2.0). Po an o,
odas es as MOFs han demos ado se in e esan es como sis emas de
adminis ación o al de á macos en el a amien o de en e medades
como el cánce de colon [92-94,96,97].
73
In oducción
Tabla 5. Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la
adminis ación de á macos po ía ocula .
Tabla 5. Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos po ía ocula .
MOFs
FÁRMACO
SISTEMA
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
NH2-MIL-
88(Fe)
B i Mucoadhesi o Sín esis sol o e mal
Ca ac e ización de NPs
Ca ga con B i
Libe ación de á macos
Es udio in i o
(conejos)
NH2- MIL-88(Fe) p esen a p opiedad
mucoadhesi a
Buena capacidad de ca ga de á maco
La libe ación de B i se man iene has a
12 h
Los es udios in i o mues an que:
- NH2-MIL-88(Fe)/B i pe manece en la
supe icie ocula de conejos du an e 4
h
- al a biodisponibilidad del á maco
- p olongación del e ec o de la
disminución de la p esión in aocula
[104]
UiO-67 a
base de Z
B i Film de
nanocom-
pues os
polimé icos
Análisis de es abilidad
Mic oscopía SEM
Medidas de adso ción
de e ileno (25ºC)
TGA
Análisis FTIR
Mediciones de
Synch o on PXRD
Es abilidad mejo ada de MOFs en
ma iz de PU
Dis ibución homogénea de MOFs en
ma iz de PU
≥ 45% de las MOFs son accesibles pa a
la adso ción de moléculas no pola es
Adso ción mejo ada de la ma iz de PU
( as la inclusión de NPs UiO-67)
P esencia demos ada de B i en la
película UiO-67@PU
[105]
80
C is ina Fe nández Paz

Tabla 5 (con inuación). Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la ad-
minis ación de á macos po ía ocula .
Tabla 5 (con inuación). Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos po
ía ocula .
MOFs
FÁRMACO
SISTEMA
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
Ca ga de B i:
- 58.4 mg·g-1 sis ema
- 194.7 mg·g-1 MOF
Buen p oceso de adso ción/libe ación
de á maco
NH2-MIL-
88(Fe)
TM Mucoadhesi o Sín esis sol o e mal
Ca ac e ización de NPs
Ca ga de TM
Libe ación de á macos
Es udio de iabilidad
Es udio de
ines abilidad
NH2-MIL-88(Fe) p esen a p opiedad
mucoadhesi a
Buena capacidad de ca ga de á maco
Libe ación man enida de TM has a 10 h
(has a 63%)
Al a iabilidad as in e acción de
células de la e ina con NH2-MIL-88(Fe)
e in e acción pe sis en e con TM@NH2-
MIL-88(Fe)
[103]
81
In oducción
2.3.6. Vía ec al
2.3.6. Vía ec al
Se han in es igado NPs MOFs pa a la adminis ación ec al,
especialmen e pa a a a el CRC ( e Tabla 6). Pa a ello, se
p opusie on las NPs MOFs PCN-223(Z ) ca gadas con 5-FU y o as
NPs MOFs ca gadas con cispla ino (PDD) y ácido oleanólico (Ola)
ecubie as adicionalmen e de ácido hialu ónico (HA) (HA/PDD/Ola)
( e Tabla 6) [106,107]. Conc e amen e, el sis ema 5-FU@PCN-223
p opo ciona una libe ación sos enida en células HCT-116 (línea
celula de CRC humano), mejo ando el e ec o an icance oso y
disminuyendo la iabilidad celula en compa ación con un a amien o
de solución de 5-FU en bolo. Además, las NPs HA/PDD/Ola son
al amen e biocompa ibles con la sang e [107], libe ando ambos
á macos de o ma más p olongada en condiciones isiológicas (pH =
7.4) que en en o nos pa ológicos. Es a di e encia de libe ación pod ía
debe se al pH del medio, ya que la descomposición de la MOF es á
ue emen e in luenciada po el pH. Además, se p obó la
biocompa ibilidad en células HCT-116, demos ando que la
combinación de PDD y Ola p esen aban un e ec o siné gico
an icance oso mayo que la de los á macos adminis ados po
sepa ado. Incluso, la p esencia de HA en la es uc u a p omo ió la
acumulación del sis ema en HCT-116 [107]. En esumen, los sis emas
basados en MOFs ambién pa ecen muy a ac i os pa a la
adminis ación ec al de á macos pa a el a amien o de en e medades
como el CRC.
82
C is ina Fe nández Paz
Tabla 6. Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis-
ación de á macos po ía ec al.
Tabla 6. Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos po ía ec al.
MOFs
FÁRMACO
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
PCN-223
5-FU Sín esis sol o e mal
Ca ac e ización de NPs
Ca ga con 5-FU
Cap ación in acelula
Viabilidad celula
Ca ga de á maco de 79.4 µg·mg-1
Libe ación sos enida de 5-FU
PCN-223 y 5-FU@PCN-223 se
in e nalizan en células HCT-116 en,
ap ox., 2 h
5-FU@PCN-223 disminuye la iabilidad
celula en compa ación con un
a amien o de solución de 5-FU en
bolo
PCN-223 pa ece mejo a la e icacia del
á maco en poco iempo de exposición
[106]
-
PDD y Ola Sín esis de
HM/PDD/Ola po
mé odo de co-
p ecipi ación
Es abilidad
Es udio de
biocompa ibilidad
Libe ación de á macos
Es udio de iabilidad
E ec o de apop osis
E ec o de HA
HM/PDD/Ola son es ables en
condiciones isiológicas
Las NPs son al amen e biocompa ibles
con la sang e
Los es udios de libe ación de á macos
mues an que:
- en ambien es isiológicos (pH = 7.4),
ambos á macos se libe an de o ma
len a (PDD: 33.26% y Ola: 25.4% a las
120 h pos -incubación)
- en ambien es pa ológicos, ambos
á macos se libe an de o ma ápida
[107]
83
In oducción
Tabla 6 (con inuación). Algunos ejemplos de MOFs
in es igadas pa a la adminis ación de á macos po ía
ec al.
Tabla 6 (con inuación). Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos po
ía ec al.
MOFs
FÁRMACO
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
(PDD: 90.8% y Ola: 69.6%)
Descomposición de MOF dependien e
del pH
La combinación de PDD y Ola mejo a el
e ec o an icance oso (con a las
células HCT-116) a dosis más bajas
A concen ación a macológica de
0.82/8.2 µM y as 72 h de incubación,
el e ec o de apop osis es:
HM/PDD de: 43.6%
HM/Ola de: 31.4%
HM/PDD/Ola de: 72.3%
HA p omue e la acumulación del
sis ema en las células HCT-116
84
C is ina Fe nández Paz
2.3.7. Vía pulmona
2.3.7. Vía pulmona
La ía pulmona pe manece casi inexplo ada pa a la
adminis ación de sis emas de libe ación a base de MOFs. Se han
p opues o a ias es a egias pa a adminis a las MOFs po ía
pulmona , incluyendo: i) ag upaciones de MOFs cons i uyendo
pa ículas de amaños mic omé icos [108]; ii) asociaciones de MOFs
con o as moléculas (como ciclodex inas), que no son obje o de es e
abajo de Tesis [109]; y iii) MOFs incluidas en mic osis emas de
excipien es (como Ma) [110].
En el p ime caso, se sin e izó pa ículas de CuPOA2 MOFs a
pa i de Cu (con po encial sine gia an i-TB con algunos á macos
[111-113]) y ácido pi azinoico (POA; conside ado un p o á maco del
á maco an i ube culoso de p ime a línea, pi azinamida (PZA)) a baja
empe a u a (RT o 60ºC) ( e Tabla 7) [108]. Median e un mé odo de
a omización, se p epa a on mic opa ículas huecas de un amaño
al ededo de 2.6 µm. Aunque es e sis ema pa ecía adecuado pa a la
ía pulmona , sus p opiedades ae odinámicas no ue on
su icien emen e e aluadas ( ales como, la densidad eal y la densidad
apa en e) pa a co obo a su idoneidad [114,115]. Además, aunque
es as pa ículas es án den o del amaño ae odinámico comúnmen e
acep ado (1-5 μm), es más ácil alcanza el pulmón p o undo con
pa ículas no huecas de amaño comp endido en e 1-5 μm o con
pa ículas huecas de diáme o ae odinámico (Dae ) in e io , enómenos
obse ados en es udios p e ios con o os ma e iales [116-118]. Po
an o, eó icamen e, su llegada al pulmón p o undo no es p obable.
Además, aunque así uese, se ía necesa io que las pa ículas uesen
sonicadas en abundan e agua pa a su posible in e nalización celula ;
ya que, an e el bajo olumen de luido al eola , se ía espe able una
bioacumulación del sis ema en la egión pulmona . Es po ello que
esul a muy in e esan e la inclusión de las MOFs en MS o
mic opa ículas (MPs) de un excipien e pa a su adecuada
adminis ación po ía pulmona . Además, los excipien es pueden
con e i en ajas, como es el caso del Ma (que es e mop o ec o ,
osmó ico y mucolí ico [119]).
85
In oducción

Po o o lado, ambién di igido a su u u a aplicación ía
pulmona , se ealizó un es udio ex i o u ilizando el ma e ial Fe-MIL-
101-NH2 ca gado con INH pa a el a amien o de la TB [120] ( e
Tabla 7). Pa a ello, se ex i pa on los pulmones de a as Wis a y se les
adminis a on in a aquealmen e MPs de ácido polilác ico-co-
glicólico (PLGA) y leucina (LC) con eniendo Fe-MIL-101-NH2
ca gado con INH. Los esul ados mos a on que es os mic o-
nanosis emas e an biocompa ibles y cap u ados de mane a e icien e
po los mac ó agos RAW 246.9. De es e modo, los mic o-
nanosis emas a base de MOFs pa ecen ambién buenos candida os
pa a la adminis ación de an ibió icos po ía pulmona .
86
C is ina Fe nández Paz
Tabla 7. Algunos ejemplos de MOFs in es igadas
pa a la adminis ación de á macos po ía pulmo-
na .
Tabla 7. Algunos ejemplos de MOFs in es igadas pa a la adminis ación de á macos po ía pulmona .
MOFs
FÁRMACO
SISTEMA
ESTUDIOS
PRINCIPALES HALLAZGOS
REF.
CuPOA2
POA,
p o á maco
de PZA
Pa ículas
o madas po
Cu y POA
A omización
Ca ac e ización de
pa ículas
Ven ajas:
- Dae ( 2.6 µm)
- Mo ología es é ica
- Al a ca ga de á maco
Des en ajas:
- Incomple a ca ac e ización de las
pa ículas
- P opiedades ae odinámicas de
dudosa calidad
- Imposibilidad de libe ación en
olumen acuoso bajo
- Riesgo de bioacumulación y
obs ucción espi a o ia
[108]
Fe-MIL-
101-NH2
INH
Mic o-
nanosis emas
o mados po
MPs de:
- PLGA
- LC
con eniendo Fe-
MIL-101-NH2
ca gadas de INH
Adminis ación
pulmona ex i o de
los mic o-
nanosis emas
Es udio de
biocompa ibilidad ex
i o con mac ó agos
Ven ajas:
- Biocompa ibilidad con mac ó agos
RAW 246.9
- E icien e cap ación po mac ó agos
RAW 246.9
Des en aja:
- Po encial no demos ado in i o
[120]
87
In oducción
2.4. In e és de la ía pulmona pa a la adminis ación de á macos
2.4.1. Ana omo isiología del ac o espi a o io
2.4. In e és de la ía pulmona pa a la adminis ación de
á macos
La ía pulmona es una u a muy a ac i a pa a la adminis ación
de AIs (ej., á macos, ácidos nucleicos, y pép idos) pa a a a no sólo
en e medades pulmona es locales, sino ambién en e medades
sis émicas. Median e es a ía, se puede consegui un acceso di ec o y
p eciso del AI al luga de acción deseado en pulmón pa a a a
localmen e una en e medad espi a o ia [121-123].
Es a ía p esen a in e esan es en ajas pa a la adminis ación de
medicamen os: i) es no in asi a e indolo a, lo que a o ece la
comodidad y el cumplimien o posológico po el pacien e [124], ii)
pe mi e aumen a la concen ación del á maco en el luga de acción, a
la ez que se educe la dosis adminis ada y los posibles e ec os
secunda ios ad e sos asociados con la adminis ación no pulmona ;
iii) p esen a una g an supe icie (70-140 m2 en humanos adul os) y
una memb ana al eola -capila ex emadamen e ina (0.1-0.2 μm)
muy ascula izada [125], que a o ece la abso ción de á macos (en
los al éolos); i ) meno ac i idad enzimá ica y meno deg adación
con espec o a o as ías de adminis ación (como la ía o al) [121-
123]; y ) ausencia de e ec o de p ime paso hepá ico [126,127].
De odos modos, an es de comp ende el p oceso po el cual un
AI es capaz de llega a la zona deseada del pulmón pa a ealiza su
e ec o e apéu ico, es undamen al conoce an o la es uc u a del á bol
espi a o io como su isiología pa a consegui una adecuada
biodis ibución y e icacia e apéu ica.
2.4.1. Ana omo isiología del ac o espi a o io
Los sis emas espi a o io y ca dio ascula son los enca gados de
suminis a oxígeno a odas las células del o ganismo, así como de
expulsa al ex e io el dióxido de ca bono a a és del in e cambio de
gases con el medio ambien e [128,129]. El ó gano más impo an e es
el pulmón, que es á en con ac o con el ex e io a a és de conduc os
que se subdi iden dico ómicamen e a medida en que se p o undiza, de
88
C is ina Fe nández Paz
Figu a 3. Rami icaciones dico ómicas del ac o espi a o io a
medida en que se p o undiza en el pulmón. (Imagen lib e de
de echos de au o )
al o ma que disminuye el diáme o de los conduc os y aumen a, sin
emba go, la supe icie (Figu a 3) [130].
Figu a 3. Rami icaciones dico ómicas del ac o espi a o io a medida en que se
p o undiza en el pulmón. (Imagen lib e de de echos de au o )
Ana ómicamen e, el á bol espi a o io se subdi ide en dos pa es:
el ac o espi a o io supe io y el in e io . El ac o supe io es á
o mado po la boca, la ca idad nasal, la a inge y la la inge; mien as
que el in e io , es á compues o po la áquea, los b onquios p ima ios,
los b onquiolos p ima ios y sus ami icaciones, y el á ea al eola ( e
Figu a 3) [131]. En el ac o espi a o io in e io exis en dos á eas
uncionales: el á ea de conducción y el á ea espi a o ia. El á ea de
conducción es la que es á cons i uida po la áquea, los b onquios y
los b onquiolos, llegando has a los b onquiolos e minales, y es á
dedicada a la il ación, calen amien o y humidi icación del ai e
inspi ado. A con inuación, es á el á ea espi a o ia, o mada po
b onquiolos e minales y sacos al eola es espi a o ios (que ienen una
89
In oducción
Figu a 6. Es uc u a del ascenso mucocilia . (Figu a
adap ada del abajo de Pé ez e al. [147], Re .
médica Chile. 142 (2014) 606-615. Bajo licencia
C ea i e Commons)
(enca gadas de las sec eciones) y células ciliadas (enca gadas del
mo imien o del luido hacia el ex e io ) (Figu a 6) [146].
Figu a 6. Es uc u a del ascenso mucocilia . (Figu a adap ada del abajo de Pé ez
e al. [147], Re . médica Chile. 142 (2014) 606-615. Bajo licencia C ea i e
Commons)
Cuando las pa ículas inhaladas se deposi an en b onquios y en
b onquiolos, se adhie en a la capa de mucus y son impulsadas hacia la
a inge po medio del mo imien o de los cilios. Es e mucus con
pa ículas se puede expulsa al ex e io o deglu i se, pasando al ac o
gas oin es inal. Po lo an o, cuando se a an de pa ículas
medicamen osas, és as apenas con ibuyen al e ec o e apéu ico a ni el
sis émico. Además, la exis encia de enzimas como pe oxidasas o
lisozimas con ibuyen a su eliminación [146]. En el caso de que la
pe sona p esen e una si uación isiológica no mal, la acla ación es en
o no a 1L de moco po día; mien as que en condiciones pa ológicas,
se p oduce exceso de moco, pudiendo llega a p oduci se obs ucción,
como en el caso de En e medad Pulmona Obs uc i a C ónica
(EPOC) y en asma. En es as si uaciones pa ológicas, ac úan o os
mecanismos de de ensa como la os y el es o nudo.
Tos: es un ac o e lejo que si e pa a la desobs ucción de las ías
aé eas. Comienza po el es ímulo de ecep o es senso iales de á eas
usígenas, si uadas en cue das bucales, la inge, mucosa aqueal,
mucosa b onquial y en pleu a. En unción del luga en donde se
p oduce el es ímulo, es os ecep o es en ían una señal a a és de
di e en es ne ios (gloso a íngeo, la íngeo supe io , ago o igémino)
al bulbo aquídeo, en donde se encuen a el Cen o Tusígeno. Allí se
96
C is ina Fe nández Paz

o igina una espues a que es en iada median e los ne ios e e en es. A
con inuación, se p oduce una ase de inspi ación, el cie e de la glo is
(median e un aumen o de la p esión pulmona ) y la ape u a súbi a de
la glo is con exhalación [148].
Es o nudo: es un ac o e lejo que se p oduce po la es imulación
del ne io igémino en na iz y o o a inge a causa de agen es
i i an es. És os pueden es imula e minaciones ne iosas senso iales
o desencadena la libe ación de cie as moléculas mediado as como,
po ejemplo, la his amina. Cuando se es imulan los ne ios
igéminos, se ansmi en señales al cen o del es o nudo, si uado en la
médula ubicada en el onco del encé alo. Allí se ac i an neu onas
pa asimpá icas que se comunican con las glándulas lac imales, pe o
ambién se ac i an neu onas mo o as que conducen a los músculos
aciales y del ac o espi a o io. Se c ee que es e mecanismo de
de ensa ayuda a e i a no sólo la en ada de pa ículas i i an es y
pa ógenas en los pulmones, si no ambién la o mación de ele adas
densidades de bac e ias an es de que desa ollen biopelículas
pa ógenas [148].
Mac ó agos al eola es: son células agocí icas que de i an de
monoci os y que son el p incipal mecanismo de de ensa que hay en los
al éolos pulmona es. Teniendo en cuen a que allí no hay cilios, las
pa ículas ex añas que han llegado a la zona al eola y que no han
pasado al o en e ci cula o io, pueden se eliminadas median e
agoci osis po los mac ó agos. La agoci osis es al amen e
dependien e de a ios ac o es, como son la composición, ca ga
supe icial, amaño y o ma los nanosis emas, así como la p esencia o
ausencia de ligandos en su supe icie [149,150]. Así, po ejemplo, la
agoci osis aumen a con pa ículas que con ienen en su composición
os a idilse ina, os a idilglice ol y ácido hialu ónico; pa ículas con
al a ca ga supe icial posi i a o nega i a; pa ículas de amaños
comp endidos en e 100-200 nm y 1-6 µm; pa ículas es é icas; y
pa ículas cuya supe icie es á modi icada con manosa, p o eína
su ac an e A y D, O-es e oil amilopec ina, albúmina de sue o bo ino
maleilada, u sina [150]. Una ez agoci adas las pa ículas, és as
pueden elimina se po el sis ema lin á ico o se lle adas al ascenso
97
In oducción
2.4.3. In e és de la adminis ación de
an ibió icos po ía pulmona
mucocilia pa a su llegada a la a inge y, desde allí, pueden deglu i se
o se expulsadas hacia el ex e io [149].
Ac i idad enzimá ica: las enzimas p esen es en el ac o
espi a o io (ej.: inhibido es de p o easas, isoenzimas de la amilia del
ci oc omo P-450 y lisozimas) [151] se enca gan de deg ada las
pa ículas inhaladas, po lo que in luyen en la biodisponibilidad de los
á macos inhalados. Es a ac i idad enzimá ica es meno en
compa ación con o as ías como, po ejemplo, la o al [151].
En gene al, es os mecanismos de de ensa disminuyen el iempo
en que pe manecen las pa ículas e AIs en los pulmones. Po
consiguien e, cuando se p e ende un e ec o local, es de suma
impo ancia que el á maco se libe e muy ápidamen e y se disuel a
pa a ealiza su acción e apéu ica a iempo, an es de se eliminado.
2.4.3. In e és de la adminis ación de an ibió icos po ía pulmona
En e los dis in os ipos de en e medades que a ec an al pulmón,
cabe des aca las in ecciones bac e ianas, úngicas y í icas. Todas
ellas llegan a a ec a a g an pa e de la población mundial, siendo más
popula es las in ecciones bac e ianas, cuyo a amien o se e
ecuen emen e di icul ado po las esis encias a los an ibió icos.
Pa a consegui mejo es e ec os e apéu icos, esul a de g an
in e és la adminis ación de los an ibió icos di ec amen e al pulmón
po ía inhala o ia. És a p esen a impo an es en ajas, como son la
adminis ación di ec a del á maco en el luga de acción, que da luga
a una mayo e icacia e apéu ica, una educción de la dosis
adminis ada en compa ación a o as ías (como la o al) y una
disminución de los e ec os secunda ios/ad e sos asociados a la
adminis ación sis émica. Además, en e o as en ajas, se disminuye
la apa ición de esis encias.
En e las in ecciones bac e ianas, la TB iene una ele ada
incidencia y p oduce una g an can idad de mue es en odo el mundo
cada año ( e sección 2.4.4). Po ello, se es án di igiendo muchos
es ue zos de in es igación a su comp ensión y a amien o.
98
C is ina Fe nández Paz
2.4.4. Tube culosis pulmona
2.4.4. Tube culosis pulmona
Ac ualmen e, la TB es una de las 10 p incipales causas de mue e
en odo el mundo [152,153]. En el año 2020, en el anking de
allecimien os p oducidos en odo el mundo debido a en e medades
in ecciosas, la TB ue la segunda causa (1.5 millones de pe sonas en el
mundo [154]), an solo po de ás de la ecien e pandemia ocasionada
po el SARS-CoV-2 (> 1.9 millones) [155]. La TB se ocasiona
p incipalmen e po la bac e ia Mycobac e ium ube culosis [156]. La
ansmisión de la en e medad se p oduce habi ualmen e po la emisión
de go i as in ec adas con el bacilo al ai e po pe sonas con TB
pulmona ac i a. Es as go i as p esen an un amaño in e io a 50 mm.
En suspensión, se secan ápidamen e o iginando pa ículas sólidas
denominadas núcleos de go i as, con amaños de 1 a 5 mm, y pueden
pe manece en el ai e du an e ho as. Es as pa ículas in ec adas se
inhalan y se deposi an en las ías espi a o ias p o undas.
La en e medad a ec a p incipalmen e a los pulmones, pe o
ambién puede ex ende se a o os ó ganos [157]. La p obabilidad de
que un suje o pueda in ec a se po M. ube culosis es mayo con el
inc emen o de la concen ación de núcleos de go i as in ecciosos en el
ambien e, una en ilación de ai e inadecuada, un iempo p olongado
en el espacio con aminado y un es ado de salud gene al de icien e
[158-160]. Pa a que una pe sona desa olle TB, p ime o debe ocu i
la in ección po M. ube culosis y, en segundo luga , dicha in ección
debe p og esa a la en e medad de TB [161]. Después de la in ección
inicial, M. ube culosis puede se e adicado po la espues a inmune
o, de lo con a io, a anza la en e medad, desa ollando TB ac i a. En
es e caso, el suje o puede p esen a sín omas de ipo pulmona o ex a-
pulmona (po ejemplo, os p oduc i a, a iga, ieb e, males a ,
sudo es noc u nos y pé dida de peso). Al e na i amen e, la espues a
inmune puede p e eni una mayo p oli e ación y diseminación de M.
ube culosis y el indi iduo no desa olla TB ac i a, pe o los bacilos
pe manecen i os en los pulmones o en o os ó ganos du an e años,
ocasionando una in ección la en e. El 5% de los suje os con in ección
la en e desa olla á la en e medad más adelan e en la ida debido a
una dep esión inmuni a ia, gene almen e como consecuencia de, po
99
In oducción
2.4.5. T a amien o de la ube culosis:
Isoniazida (INH)
ejemplo, una desnu ición o el sínd ome de inmunode iciencia
adqui ida (SIDA) [162,163].
Las p ime as células que se encuen an con M. ube culosis son
los mac ó agos al eola es, que p esen an una impo ancia en la
p o ección del cue po humano con a la in ección. Además, es os
mac ó agos son un nicho de c ecimien o, donde los bacilos esiden y
se mul iplican. La e apia con encional pa a el a amien o de la
ube culosis (TB) ecomendada po la O ganización Mundial de la
Salud (WHO) consis e en un di ícil égimen dia io de múl iples
á macos po ía o al, que comp ende la oma du an e los dos
p ime os meses de isoniazida, i ampicina, e ambu ol y pi azinamida
( á macos an i ube culosos de p ime a línea) y los cua o meses
siguien es de isoniazida y i ampicina [164]. Sin emba go, aunque se
es imó que la e icacia del a amien o e a del 85% [165], exis en
a ios ac o es que pueden a ec a a la asa de éxi o, como el uso
inadecuado de medicamen os an iTB, el empleo de medicamen os de
calidad de icien e o las malas condiciones de almacenamien o de los
medicamen os an i ube culosos. Asimismo, el a amien o del pacien e
es una a ea di ícil po a ios mo i os, ya que los á macos an iTB
p esen an baja es abilidad y abso ción, impo an e me abolismo
hepá ico, y di icul ades pa a llega a los g anulomas y pene a en las
bac e ias. Además, el a amien o es demasiado p olongado y lle a
asociados impo an es e ec os secunda ios indeseables (po ejemplo,
os p oduc i a, a iga, ieb e, males a , sudo es noc u nos y pé dida de
peso [157]). Po an o, el cumplimien o del a amien o po pa e de
los pacien es puede e se comp ome ido [166] y, además, se pueden
desa olla esis encias bac e ianas g a es y gene alizadas [165].
2.4.5. T a amien o de la ube culosis: Isoniazida (INH)
La INH es un á maco an iTB empleado pa a comba i M.
ube culosis, u ilizándose desde hace más de 60 años en el a amien o
de p ime a línea en odos los ipos de TB, siendo uno de los más
e ec i os has a la echa [167]. Fue descubie o de o ma casi
acciden al en el año 1945 ya que, po en onces, se conocía la acción
100
C is ina Fe nández Paz
Figu a 7. Es uc u a química de la isoniazida
(INH). (Figu a de nue a c eación)
ube culos á ica de la es uc u a nico inamida (que o ma pa e de la
molécula INH).
La INH, o pi idina-4-ca bohid azida, es un pol o blanco
(incolo o) sin é ico. Su ó mula molecula es C6H7N3O; su peso
molecula , 137.14 g·mol-1; su pun o de usión, 173 °C y el LogP es de
-0.64. P esen a una baja solubilidad en agua (~ 14% a 25 °C, ~ 26% a
40 °C), siendo in e io en e anol (~ 2% a 25 °C) y aún meno en
clo o o mo (~ 0,1% a 25 °C). En sol en es o gánicos (ejemplo, é e
e ílico) ya es p ác icamen e insoluble. Además, la INH es es able a
empe a u a ambien e (RT). Al 1% en solución acuosa, su pH es de
5.5 a 6.5; y su pKa es de 1.82, a 20 °C [168].
La es uc u a de la INH (Figu a 7) cons a de un anillo de pi idina
y un g upo hid acina unido en posición “pa a” al ni ógeno de la
pi idina.
Figu a 7. Es uc u a química de la isoniazida (INH). (Figu a de nue a
c eación)
Tan o la INH como sus de i ados son he e ociclos con ni ógeno
en su es uc u a y, po ello, han sido obje o de un g an in e és en la
química a macéu ica al ene una g an e sa ilidad a macológica:
an ibac e iana, an imicobac e iana, an i úngica, an i í ica, an i umo al,
an icon ulsi a, e c. [169-172]. Conc e amen e, den o del espec o
an ibac e iano, la INH ac úa con a micobac e ias de c ecimien o
ápido; mien as que iene una acción bac e ios á ica en aquéllas de
c ecimien o len o o la en e [168]. De hecho, la ac i idad más
des acada de la INH es la an i-TB. Su espec o comp ende a ias
101
In oducción

especies den o del géne o Mycobac e ium, como M. ube culosis, M.
kansaii y M. bo is. Realmen e, uno de los g andes éxi os del uso de
es e á maco es su baja concen ación inhibi o ia (de 0.1 a 0.7 µM
[168]) con a M. ube culosis y, aunque habi ualmen e se co-
adminis a con o os á macos, ambién se ha usado sola en
a amien o p o ilác ico.
Inicialmen e, la INH pene a en la bac e ia c uzando la pa ed
celula po di usión pasi a [173]. Cuando es á den o de la bac e ia, la
INH no es bac e icida de po sí, ya que es un p o á maco que, a su
ez, es ac i ado po una ca alasa llamada Ka G [167,168]. El
me aboli o ob enido o igina especies de oxígeno eac i as (ROS),
como son el pe óxido de hid ógeno, supe óxido, pe oxini i o e
isonico inoilo [174]. Es e úl imo adical in e ie e en una se ie de
p ocesos celula es que conducen en úl imo é mino a la inhibición de
la sín esis de la pa ed celula , p oduciendo la mue e de la bac e ia
[175]. Asimismo, las ROS ambién dañan o as es uc u as o
moléculas i ales, como los lípidos, p o eínas, ácidos nucleicos,
memb anas, e c. [167,168], a o eciendo el e ec o bac e icida.
Sin emba go, el uso de INH a la go plazo hace que la apa ición de
esis encias sea cada ez más común. En e ec o, los mecanismos de
esis encia más habi uales son los elacionados con la enzima Ka G y
con el gen inhA ( esponsable, en úl imo é mino, de la o mación de la
pa ed bac e iana), e i ando que la INH se ans o me en un me aboli o
ac i o. También, hay esis encias a la INH elacionadas con
mu aciones de los genes ahpC, KasA y ndh [176].
Po ello, cada ez es más u gen e el uso de de i ados de la INH o
de nue as es a egias más especí icas y e ec i as del uso de la INH
pa a el co ec o a amien o de la TB. En el p ime caso, se ha
suge ido el empleo de análogos de la INH más lipó ilos (median e la
adición de es uc u as lipo ílicas a la molécula INH [177]) pa a
mejo a su pe meabilidad en las bac e ias, inc emen ando el e ec o
an i ube culoso. En el segundo caso, es impo an e ene en cuen a que
las ías de adminis ación empleadas pa a la INH son la o al,
in a enosa e in amuscula , siendo la más usada la ía o al. Po es a
u a, el á maco se abso be ápidamen e, alcanzando el pico de
concen ación sé ica a las 0.5-2 h; pe o exis ien a ios ac o es que
102
C is ina Fe nández Paz
2.5. Biocompa ibilidad de las mo s con el pulmón
2.5.1. Es udios in i o
disminuyen de o ma impo an e su biodisponibilidad, como es la
oma concomi an e de alimen os o la p esencia de en e medades
subyacen es (ejemplo, SIDA) [178]). La dis ibución del á maco en
luidos y ejidos del o ganismo es amplia (en o no al 61% del peso
co po al), p oduciéndose una unión baja a p o eínas en sang e. La
me abolización se p oduce p incipalmen e po ace ilación en el
hígado, siendo ue emen e dependien e de ac o es gené icos. La ida
media es de 0.5-4 h, eliminándose a a és de la o ina el á maco y los
me aboli os en un 75 al 96%, a las 24 h [168]. De hecho, su p incipal
e ec o secunda io es la oxicidad hepá ica [167]. Po ello, es
in e esan e plan ea es a egias más especí icas, e ec i as y con meno
dosis de INH que pe mi an mejo a la ac i idad y el éxi o e apéu ico,
disminuyendo la oxicidad y aco ando los iempos de a amien o.
2.5. Biocompa ibilidad de las MOFs con el pulmón
Se ha in es igado la biocompa ibilidad de las MOFs en las
di e en es u as biológicas pa a de e mina su posible oxicidad en
células y ejidos, des acando especialmen e los es udios di igidos a la
ía pa en e al [78].
De odas las ías de adminis ación, la ía pulmona (obje o de
es e es udio) es muy in e esan e po se una ía de adminis ación
no edosa y al e na i a debido a sus en ajas espec o a las ías
adicionales pa en e al y o al ( e sección 2.4.).
Los a ances más signi ica i os en los es udios de
biocompa ibilidad de las MOFs des inadas al pulmón se de allan a
con inuación, ag upados en es udios in i o, ex i o e in i o.
2.5.1. Es udios in i o
P e iamen e a la u ilización de las MOFs como po ado es de
á macos po ía pulmona , es muy impo an e e alua su
biocompa ibilidad median e es udios in i o. Así, se ha e aluado su
ci o oxicidad en con ac o con di e en es líneas celula es.
Especí icamen e, las NPs de Fe-MIL-101-NH2 ca gadas con INH se
e alua on en ib oblas os L929 [179]; las NPs MIL-100(Fe) y el
e e ála o de c omo MIL-101(C ) ( ecubie as o no de bicapas
103
In oducción
2.5.2. Es udio ex i o
lipídicas de sopo e de 1,2-dioleoil-sn-glice o-3- os ocolina) [180] se
examina on en células epi eliales al eola es mu inas MLE12 [181];
NPs MIL-100(Fe), en células A549 y en la línea celula de cánce de
pulmón humano Calu-3 [182]; y las NPs de UiO-66, en células A549
[183]. En odos los casos, se obse ó una iabilidad ele ada en odas
las líneas celula es in es igadas. Además, en el p ime caso, las NPs
se ubica on den o de las células L929, p ese ando la in eg idad
celula . En el segundo es udio, se demos ó que las bicapas lipídicas
mejo an la biocompa ibilidad de las NPs MIL-100(Fe) y MIL-101(C )
en MLE12. En el e ce caso, se obse ó una ele ada iabilidad,
incluso a la concen ación más al a empleada de NPs (50 µg.mL-1).
Las MOFs de UiO-66 y MIL-100(Fe) han demos ado se es ables en
agua po lo que, en p incipio, pod ían se candida os adecuados pa a
la adminis ación de á macos en el luido pulmona [184-186].
Además, exhiben es abilidad dependien e del pH, deg adabilidad en
condiciones in acelula es y esis encia a la deg adación en ambien es
ex acelula es. La ci o oxicidad e aluada con NPs de a ios ni eles de
de ec i idad mos ó al as iabilidades, e elando una buena
biocompa ibilidad de ambas NPs, UiO-66 y MIL-100(Fe) como
ehículos de á macos po ía pulmona . Po lo an o, y a la is a de
es os esul ados p ome edo es, se pod ía apoya la biocompa ibilidad
de las MOFs pa a adminis ación pulmona .
2.5.2. Es udio ex i o
Los es udios ex i o esul an ambién muy in e esan es pa a
conoce la biocompa ibilidad. En el caso de las MOFs, se lle ó a cabo
un es udio ex i o con NPs de Fe-MIL-101-NH2 en mac ó agos
mu inos RAW 246.9 [120]. Pa a ello, inicialmen e se ex i pa on los
pulmones de a as Wis a y se adminis a on MPs de PLGA y LC que
con enían NPs Fe-MIL-101-NH2 ca gadas con INH a a és de la
áquea. Se comp obó que las MPs no o iginaban oxicidad en el ejido
pulmona y, a las 24 h, se localiza on en los mac ó agos. Como e a de
espe a , se p odujo un aumen o de la concen ación de INH en los
mac ó agos du an e el expe imen o, especialmen e con las MPs de
PLGA, que ac i a on la agoci osis [187-189]. Po lo an o, además de
104
C is ina Fe nández Paz
2.5.3. Es udios in i o
se biocompa ibles, es as MOFs ue on cap u adas de mane a e icien e
po los mac ó agos RAW 246.9.
2.5.3. Es udios in i o
Aunque los es udios in i o y ex i o son muy ú iles pa a
es udia los sis emas, p e iamen e a los ensayos in i o, exis en
nume osos enómenos imposibles de de e mina median e los es udios
an e io es (como, po ejemplo, e ec os in lama o ios).
Aunque p e iamen e a es a Tesis, no exis ían ensayos in i o po
ía pulmona , exis e un es udio donde las NPs de MIL-100 ca gadas
con GMP se adminis a on po ía in a enosa a a ones pa a el
a amien o del cance de pulmón [82]. Se con i mó que el
nanosis ema llegaba a los capila es pulmona es po di eccionamien o
pasi o, il ándose y accediendo al umo [190,191]. Los esul ados
demos a on que las NPs de MIL-100 e an biocompa ibles con el
ejido pulmona , habiendo una disminución en la p oli e ación de
células cance osas de los animales a ados con MIL-100-GMP. En
cualquie caso, como ya se comen ó, pa a el a amien o de
en e medades pulmona es, es p e e ible una adminis ación di ec a
po ía pulmona pa a e i a los p oblemas asociados a las ías o al y
pa en e al (dolo , e ec o de p ime paso hepá ico, e c.).
Un es udio ecien e p opuso la adminis ación pulmona NPs de
UiO-66 median e ins ilación o o aqueal a a ones hemb a C57BL/6J
[183]. T as 24 h de la adminis ación, se comp obó que las NPs
o iginaban una baja ac i ación p oin lama o ia en mac ó agos
al eola es y no se encon aba un aumen o impo an e de los ni eles de
TNF-α e IL-6. Las NPs de UiO-66 se elimina on del o ganismo
después de 7 días de su adminis ación. Los esul ados demos a on
que las NPs de UiO-66 son biocompa ibles y segu as como po ado es
de á macos po ía pulmona . Sin emba go, eniendo en cuen a las
ba e as isiológicas mencionadas an e io men e, así como la escasa
es abilidad de las o mulaciones líquidas, e is e más in e és su
o mulación como pol os secos [192].
105
In oducción
Obje i os
Diseña y desa olla una pla a o ma mic o-nanopa iculada pa a
adminis a á macos an i ube culosos po ía pulmona , consis en e
en edes me al-o gánicas (MOFs) de amaño nanomé ico MIL-
100(Fe) con eniendo un á maco an i- ube culoso y
mic oencapsuladas en mic os e as de mani ol (Ma MS). Es e obje i o
gene al se desglosa en los siguien es obje i os especí icos:
Obje i o I: Ca ga las nanopa ículas (NPs) MIL-100(Fe) con
isoniazida (INH), un á maco an i ube culoso de p ime a línea,
u ilizando el mé odo de imp egnación en dos pasos de las NPs MIL-
100(Fe) en una solución acuosa de INH.
Obje i o II: Op imiza el p ocedimien o de a omización y selecciona
el excipien e más adecuado pa a la mic oencapsulación de MOFs.
Obje i o III: Mic oencapsula las MOFs (con y sin á maco) con el
mejo excipien e de a omización y de e mina la mejo elación
NPs:excipien e.
Obje i o IV: Ca ac e iza las MS ob enidas en cuan o a mo ología,
diáme o ae odinámico eó ico, diáme o geomé ico, densidad eal y
densidad apa en e.
Obje i o V: Comp oba si las MOFs y la INH son libe adas en
medios pulmona es simulados.
Obje i o VI: E alua la biocompa ibilidad de las MOFs y del
excipien e de a omización en cul i o de células pulmona es, así como
la dis ibución pulmona del sis ema.
112
C is ina Fe nández Paz

4. Ma e iales y mé odos
4. MATERIALES Y MÉTODOS
4.1. Ma e iales
4.1. Ma e iales
Ácido imésico (H3BTC, 95%, Peso Molecula -MW: 210.14 g·mol-1),
clo u o é ico hexahid a ado (FeCl3.6H2O ≥99%, MW: 162.20 g·mol-
1), isoniazida (INH, ≥99%, MW: 137.14 g·mol-1), D-mani ol (Ma,
≥98%, MW: 182.17 g·mol-1), ciclodex ina α (α-CD, ≥99%, MW:
972.84 g·mol-1), dex ano (Dex, ≥99%, MW = 72200 g·mol-1), D-(+)-
manosa (Man, ≥99%, MW: 180.16 g·mol-1), D-(+)- ehalosa dihid a o
(T e, ≥99%, MW: 378.33 g·mol-1), D-so bi ol (So , ≥98%, MW:
182.17 g·mol-1), D-(-)- uc osa (F u, ≥99%, MW: 180.16 g·mol-1), L-
glu amina, dodecilsul a o sódico (SDS) y comp imidos de ampón
os a o salino (PBS, pH = 7.4) ue on adqui idos a Sigma Ald ich
(Mad id, España). La línea celula A549 ue ob enida de ATCC
(Manassas, EE.UU.). El medio Eagle modi icado de Dulbecco
(DMEM), sue o e al bo ino (FBS), ipsina-EDTA (0.05%) y
Fluo omoun ® ue on comp ados a GibcoTM (The moFishe Scien i ic,
Mad id, España). Fluo u o de po asio (KF, 99%, MW: 58.09 g·mol-1)
ue ob enido de Ac os O ganicsTM (Mad id, España). T i on® X-100
(g ado biológico molecula ) ue adqui ido a Labo a o ios Scha lab
S.L. (Ba celona España). CellTi e -Blue (Alama Blue®) ue ob enido
de P omega (Fi chbu g, EE.UU.). LIVE/DEADTM Fixable Aqua Dead
Cell S ain Ki ue adqui ido a In i ogenTM (Wal ham, EE.UU.). 4',6-
diamidino-2- enilindol (DAPI) ue ob enido de Emp-Bio ech (Be lin,
Ge many). T ypan Blue ue conseguido de Logos Biosys ems
(Sainghin-en-Mélan ois, F ancia). Fo malina neu a amponada (10%
/ ) ue comp ada a Bio-Op ica (Milan, I alia). Agua MilliQ ue
ob enida po il ación ( il os 0.2 μm, Millex®-GN, Millipo e Ibe ica,
Mad id, España). E anol (96%) ue adqui ido a Labkem (Mu cia,
España). Cu osu ® (su ac an e pulmona po cino, 80 mg·mL-1 de
os olípidos pulmona es) ue acili ado po el P o eso Almeida (de la
Uni e sidad de Lisboa, Po ugal), quien lo ob u o de Angelini
Pha macêu ica, Lda. (Lisboa, Po ugal).
Todos los ma e iales se usa on sin pu i icación adicional.
115
Ma e iales y mé odos
4.2. Sín esis y ca ac e ización de las MOFs
4.2.1. Sín esis y ac i ación de MIL-100
4.2.2. Encapsulación de isoniazida (INH)
4.2. Sín esis y ca ac e ización de las MOFs
4.2.1. Sín esis y ac i ación de MIL-100
Can idades de 6.0 mmol de FeCl3.6H2O y 4.0 mmol de H3BTC
ue on disuel as en 30 mL de agua des ilada. La eacción se lle ó a
cabo median e una sín esis asis ida po mic oondas con un Ma s-5
ins umen , CEM (Midland, Canadá) a 130 °C du an e 30 s,
man eniendo a es a empe a u a du an e 5 min y 30 s. Al inaliza la
eacción, se dejó que descendie a la empe a u a has a 80-90°C y se
in oduje on los ubos eac o es en hielo. Después, se ecupe a on las
NPs median e cen i ugación (a 10500 pm, du an e 25 min, a 20 °C)
y, pos e io men e, se la a on con 20 mL de agua MilliQ (6 eces) y
E OH (1 ez) en una cen í uga The mo Scien i ic He aeus Mega uge
16R (Loughbo ough, Reino Unido) [195].
A con inuación, se lle ó acabo la “ac i ación” o pu i icación de
las NPs MOFs pa a elimina posibles eac i os no eaccionados y
deja accesibles los po os. Pa a ello, las NPs se esuspendie on en 20
mL de una solución de 0.1 M de KF y se deja on en agi ación
magné ica du an e 1 h y 40 min. Después, se ecupe a on las NPs
median e cen i ugación (a 15000 pm, du an e 10 min, a 20 °C) y
luego se la a on con 20 mL de agua MilliQ (2 eces) y E OH (1 ez).
A con inuación, las NPs se almacena on a RT con unas pocas go as de
E OH pa a impedi el secado comple o de las NPs [62].
4.2.2. Encapsulación de isoniazida (INH)
La encapsulación de INH en las NPs MIL-100 se lle ó a cabo
mezclando una suspensión de NPs MIL-100 (0.029 mmol de pol o
seco en 500 μL de agua MilliQ) con 0.6 mL de solución de INH (0.15
M), bajo agi ación du an e 4 h. El sólido con o mado po NPs
INH@MIL-100 ob enido se ecupe ó po cen i ugación (a 14500
pm, du an e 10 min, a 20 °C) y se esuspendió en una nue a solución
de INH, epi iendo el mismo p ocedimien o. La can idad de INH
inco po ada en las NPs MIL-100 se de e minó median e c oma og a ía
líquida de al a esolución (HPLC, Jasco LC-4000 se ies, equipado con
116
C is ina Fe nández Paz
4.2.3. Cálculo del po cen aje de humedad y po cen aje
de ma e ia seca de las MOFs
un de ec o PDA MD-4015 y un mul imues eado AS-4150
con olado po un so wa e Ch omNa (Jasco Inc, España)) y análisis
e mog a imé ico (TGA, e mobalanza SDT Q‐600, TA Ins umen s,
New Cas le, De, EE.UU.). Las condiciones de HPLC ue on: la ase
mó il consis ió en una solución 98:2 ( / ) de PBS (0.02 M, pH = 6.8)
y MeOH. El olumen de inyección se ijó a 30 µL, la asa de lujo ue
de 1 mL·min-1 y la empe a u a de la columna se es ableció en 25 °C.
La cu a es ánda de calib ación p esen ó un buen coe icien e de
co elación (≥ 0.99). El c oma og ama de las soluciones es ánda
p esen ó un iempo de e ención de 8.77 min, iden i icado como INH
(λmax a 266 nm). Los TGA se ealiza on en una e mobalanza SDT Q-
600 (TA Ins umen s, New Cas le, EE.UU.), usando un pe il de
calen amien o gene al (desde 30 °C a 600 °C), con una elocidad de
calen amien o de 5 °C·min-1, bajo ai e con un lujo de 100 mL·min-1.
Las NPs INH@MIL-100 ue on conse adas a RT en la can idad
jus a de agua MilliQ.
4.2.3. Cálculo del po cen aje de humedad y po cen aje de ma e ia
seca de las MOFs
Pa a abaja con can idades con oladas y conocidas de NPs
MIL-100 (en E OH) e INH@MIL-100 (en agua MilliQ), se de e minó
el po cen aje de humedad de los lo es p epa ados y su co espondien e
po cen aje de ma e ia seca.
Inicialmen e, se pesó una de e minada can idad de mues a
(supe io a 1 mg pa a que se eduzca el e o ). Se secó en es u a a 100
ºC du an e 5 h. A con inuación, se pesó la mues a seca.
Pa a calcula el % de humedad y el % de MOFs secas, se calculó
de la siguien e o ma:
𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑒 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑒 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒
𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑒 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒
(
2)
𝑒 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒
El es udio se hizo po iplicado (n = 3).
117
Ma e iales y mé odos

4.2.4. Dispe sión de las MOFs
4.2.4.1. MOFs des inadas a es udios celula es
4.2.4. Dispe sión de las MOFs
La dispe sión de las MOFs se hizo siemp e del mismo modo, pe o
con pequeñas a iaciones en unción del uso al que se ue a a des ina
(es udios celula es o a omización), así como de la mues a de NPs de
la que se pa e (MIL-100 (en E OH) o INH@MIL-100 (en agua
MilliQ)).
4.2.4.1. MOFs des inadas a es udios celula es
Las MOFs se dispe sa on en agua MilliQ, u ilizando la siguien e
me odología:
a) Dispe sión de NPs MIL-100:
Se pesó en éppendo la can idad de MOFs (en E OH) necesa ia
en unción del es udio. Se eliminó el E OH median e la ados con agua
MilliQ. Pa a ello, se añadió olumen su icien e de agua MilliQ (has a
1.5 mL) y se o exeó la mues a. Se cen i ugó a 10500 pm, 20 min
y a 14 °C con una cen í uga Beckman Coul e TM Mic o uge® 22R
(Hyland Scien i ic, S anwood, EE.UU). A con inuación, se eliminó el
sob enadan e, se añadió o a ez agua MilliQ has a 1.5 mL, se
o exeó y se ol ió a cen i uga en las mismas condiciones. T as
elimina el sob enadan e, se pesa on las MOFs húmedas, se añadió el
co espondien e olumen de agua MilliQ (has a que el olumen o al
uese de 1.5 mL) y se o exeó nue amen e. Se sonicó con una pun a
de ul asonidos Ul asonic P ocesso UP400 S – Hielsche 700 W
Digi al Soni e , Alemania) a 10% de ampli ud, 30 s, seguido de dos
pulsos de 1 s, man eniendo la mues a en un baño de agua-hielo (pa a
e i a el calen amien o de las NPs y, po consiguien e, su ag egación
du an e el p oceso). Después, se ealizó la ca ac e ización ísico-
química (de e minación de amaño y po encial ζ) de las mues as (se
explica á en el apa ado 4.2.5.) y se hicie on diluciones se iadas has a
consegui las concen aciones opo unas pa a los es udios celula es
(apa ado 4.5.4.).
118
C is ina Fe nández Paz
4.2.4.2. MOFs des inadas a o mulación po a omización
b) Dispe sión de NPs INH@MIL-100:
Se pesó en éppendo la can idad de MOFs necesa ia en unción
del es udio. Como en es e caso la mues a no con iene E OH, se
omi ió el paso de eliminación de es e sol en e y se añadió el
co espondien e olumen de agua MilliQ (has a que el olumen o al
ue de 2.1 mL) y se o exeó nue amen e. Se sonicó con una pun a de
ul asonidos Ul asonic P ocesso UP400 S – Hielsche 700 W Digi al
Soni e , Alemania) a 10% de ampli ud, 30 s, seguido de dos pulsos de
1 s, man eniendo la mues a en baño de agua-hielo (pa a e i a el
calen amien o de las NPs y, po consiguien e, su ag egación du an e el
p oceso). Después, se ealizó la ca ac e ización isicoquímica
(de e minación de amaño y po encial ζ) de las mues as (se explica á
en el apa ado 4.2.5.) y se hicie on diluciones se iadas has a consegui
las concen aciones opo unas pa a los es udios celula es (apa ado
4.5.4.).
4.2.4.2. MOFs des inadas a o mulación po a omización
La dispe sión de las NPs se hace en solución del excipien e de
a omización (solución de Ma) en una elación 1:10 (NPs:Ma), p e io a
su mic oencapsulación. Además, hay una pequeña a iación eniendo
en cuen a si se pa e de NPs MIL-100 con o sin INH. Po lo an o, la
me odología de su dispe sión se ealiza como sigue:
a) Dispe sión de NPs MIL-100:
Se pesó en alcon la can idad de NPs MIL-100 (en E OH)
calculada pa a a omización. Como la mues a con iene E OH, se
eliminó el sol en e median e la ados con agua MilliQ. Pa a ello, se
añadió olumen su icien e de agua MilliQ (has a 11 mL) y se o exeó
la mues a. Se cen i ugó con una cen í uga Beckman Coul e TM
Mic o uge® 22R (Hyland Scien i ic, S anwood, EE.UU) a 10500 pm,
20 min y a 14 °C. A con inuación, se eliminó el sob enadan e, se
añadie on has a 11 mL de agua MilliQ, se o exeó y se ol ió a
119
Ma e iales y mé odos
cen i uga en las mismas condiciones. T as elimina el sob enadan e,
se añadió pa e de la solución de Ma (p e iamen e p epa ada) has a 10
mL y se o exeó nue amen e. Se sonicó con una pun a de
ul asonidos Ul asonic P ocesso UP400 S – Hielsche 700 W Digi al
Soni e , Alemania) a 10% de ampli ud, 30 s, seguido de dos pulsos de
1 s, man eniendo la mues a en baño de agua-hielo (pa a e i a el
calen amien o de las NPs y, po consiguien e, su ag egación) du an e
el p oceso. Después, se e ió la mues a en un aso de p ecipi ados y
se ba ie on las NPs que queda on en el alcon con la es an e solución
de Ma, que se o exeó e incluyó ambién en el aso. Las MIL-100 se
sonica on o a ez empleando las mismas condiciones. A
con inuación, a la mues a se le aplicó un baño de ul asonidos
(B anson 1210, No h Hamp on, EE.UU) du an e 15 min (condición
óp ima de dispe sión). Finalmen e, se ealizó la ca ac e ización ísico-
química (de e minación de amaño y po encial ζ) de las mues as
(apa ado 4.2.5.) an es de la a omización.
b) Dispe sión de NPs INH@MIL-100:
Se pesó en alcon la can idad de INH@MIL-100 en agua MilliQ
calculada pa a a omización. Como en es e caso la mues a no con iene
E OH, se omi ió el paso de eliminación de es e sol en e. Se añadió
pa e de la solución de Ma (p e iamen e p epa ada) has a 10 mL y se
o exeó. Se sonicó con una pun a de ul asonidos Ul asonic
P ocesso UP400 S – Hielsche 700 W Digi al Soni e , Alemania) a
10% de ampli ud, 30 s, seguido de dos pulsos de 1 s, man eniendo la
mues a en baño de agua-hielo (pa a e i a el calen amien o de las NPs
y, po consiguien e, su ag egación) du an e el p oceso. Después, se
e ió la mues a en un aso de p ecipi ados y se ba ie on las NPs que
queda on en el alcon empleando la es an e solución de Ma, que se
o exeó e incluyó ambién en el aso. Las NPs INH@MIL-100 se
sonica on o a ez empleando las mismas condiciones. A
con inuación, a la mues a se le aplicó un baño de ul asonidos
(B anson 1210, No h Hamp on, EE.UU) du an e 15 min (condición
óp ima de dispe sión). Finalmen e, se ealizó la ca ac e ización ísico-
120
C is ina Fe nández Paz
4.2.5. Ca ac e ización isicoquímica y mo ológica de las MOFs dispe sadas
4.3. Mic oencapsulación de las MOFs y ca ac e ización de las mic os e as (ms) ob enidas
4.3.1. P epa ación de MS con ol y selección del mejo excipien e de a omización
química (de e minación de amaño y po encial ζ) de las mues as
(apa ado 4.2.5.) an es de la a omización.
4.2.5. Ca ac e ización isicoquímica y mo ológica de las MOFs
dispe sadas
Las NPs MOFs se ca ac e iza on en cuan o a amaño, PdI y
po encial ζ median e dispe sión dinámica de luz (DLS) y anemome ía
láse dopple (LDA) usando un Ze asize ® Nano-ZS (Mal e n
Ins umen s, Mal e n, Wo ces e shi e, Reino Unido). El análisis se
ealizó a 25 °C, con un iempo de es abilización de 0 s. Las medidas se
hicie on po iplicado (n = 3).
Además, la ca ac e ización mo ológica se ealizó po
Mic oscopía elec ónica de ba ido (TEM, Jem-2010 Elec on
Mic oscope, Obe kochen, Alemania) a 120 KV. Pa a su obse ación,
se deposi a on 10 µL de mues a en ejillas de cob e con películas de
ca bono y se iñe on du an e 2 min con ácido os o úngs ico al 2%
(w/ ).
4.3. Mic oencapsulación de las MOFs y ca ac e ización de las
mic os e as (MS) ob enidas
4.3.1. P epa ación de MS con ol y selección del mejo excipien e de
a omización
Se eligie on sie e sacá idos (Ma, α-CD, Dex, Man, T e, So y F u)
como excipien es de a omización. Pe enecen a la Lis a Modelo de
Medicamen os Esenciales de la WHO [196] y/o a la búsqueda de
ing edien es inac i os pa a p oduc os a macéu icos ap obados de la
Food and D ug Adminis a ion (FDA) [197]. Se u ilizan en
aplicaciones médicas, en cuidado de la salud, y en la indus ia
alimen a ia y de bebidas [198]. Las soluciones de es os excipien es se
a omiza on median e una écnica sencilla, empleando un Mini Secado
po aspe sión Buchi® B-290 (Flawil, Suiza). El con enido en sólidos
o ales ( .s.c.) se ijó en 3.7 w % y las condiciones de a omización
ue on de empe a u a de en ada (TInle ): 102 °C y 160 °C, aspi ado :
121
Ma e iales y mé odos
4.5.3. P epa ación de las soluciones es de Ma
4.5.4. Es udios de iabilidad celula
pulsos de 1 s, u ilizando un baño de agua-hielo. Las NPs MIL-100 se
la a on p e iamen e dos eces con agua MilliQ pa a elimina el
e anol, empleando una cen í uga Beckman Coul e TM Mic o uge®
22R (Hyland Scien i ic, S anwood, EE.UU.).
Se ca ac e iza on las p opiedades isicoquímicas de las NPs MIL-
100 e INH@MIL-100. El amaño de las pa ículas y los po enciales ζ
se de e mina on median e DLS y LDA u ilizando un Ze asize (como
se explicó en el apa ado 4.2.5.) ijado a 25 °C. Las p opiedades
isicoquímicas se analiza on po iplicado (n = 3).
4.5.3. P epa ación de las soluciones es de Ma
Se p epa ó una solución de Ma al 15% (w/ ) disol iendo
di ec amen e el excipien e Ma en DMEM suplemen ado en
condiciones es é iles. Luego, se ealizó una dilución en se ie a la
cua a pa e u ilizando DMEM suplemen ado es é il pa a p oba la
iabilidad celula a di e en es concen aciones de solución de Ma.
4.5.4. Es udios de iabilidad celula
Los es udios de iabilidad de células A549 a adas con
dispe siones acuosas de NPs MIL-100 e INH@MIL-100, y solución
de Ma se ealiza on u ilizando CellTi e -Blue® como eac i o de
iabilidad. Se semb a on dos placas de 96 pocillos con 100 µL de
células A549 y DMEM (9000 células/pocillo) y se incuba on a 37 °C
du an e 48 h, empleando una a mós e a humidi icada de 5% CO2 y
95% ai e, pa a p oduci el c ecimien o y desa ollo de las células has a
su con luencia. Los medios se eemplaza on con 100 µL de una
mezcla de: i) 1:10 ( / ) agua MilliQ:DMEM (con ol posi i o), ii)
1:10 ( / ) NPs MIL-100:DMEM, iii) 1:10 ( / ) NPs INH@MIL-
100:DMEM, i ) 1:10 ( / ) T i on (1% ( / )):DMEM (con ol
nega i o) y ) Ma:DMEM. Se ensaya on di e en es concen aciones
de nanoMOFs (NPs MIL-100 e INH@MIL-100) y Ma en DMEM ( e
Tabla 8).
128
C is ina Fe nández Paz

Tabla 8. Concen aciones de nanoMOFs en DMEM y
de Ma en DMEM e aluadas en células A549.
Tabla 8. Concen aciones de nanoMOFs en DMEM y de Ma en
DMEM e aluadas en células A549.
nanoMOFs
(mg·mL
-1
)
Ma
(mg·mL
-1
)
0.32
15.00
0.16
3.75
0.08
0.94
0.04
0.23
0.02
0.059
0.01
0.015
0.005
0.0037
Después de 4 h de incubación a 37 °C, se e i a on los con oles y
las mues as, y las células se la a on con PBS (pH = 7.4). A
con inuación, se añadie on 100 µL de DMEM esco a cada pocillo.
Las células se incuba on du an e 24 y 48 h. Se añadie on en oscu idad
20 µL de CellTi e -Blue® a cada pocillo pa a ma ca los núcleos
celula es y se midió la capacidad me abólica de las células i as de
acue do con las ins ucciones del ab ican e después de la lisis con
SDS al 3% (w/ ). B e emen e, los lisados se coloca on en una placa
neg a de 96 pocillos y se midió la luo escencia en un lec o de
mic oplacas (SYNERGY H1M BioTek®, F ied ichshall, Alemania) a
539 nm de longi ud de onda de exci ación y a 620 nm de longi ud de
onda de emisión median e el so wa e Gen5 (Image So wa e
BioTek®).
La iabilidad celula (%), en compa ación con las células con ol,
se calculó de la siguien e mane a:
𝑎𝑎𝑎 𝑎𝑎 𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑒𝑒𝑎𝑎 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑙𝑙 ( ) 𝑎𝑎 𝑙𝑙𝑙𝑒𝑒𝑙 𝑒𝑒𝑙 𝑎𝑎 𝑎𝑒𝑒 𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑒𝑒𝑙𝑒𝑙𝑙𝑎𝑎
𝑎𝑎 𝑙𝑙𝑙𝑒𝑒𝑙 𝑒𝑒𝑙 𝑎𝑎 𝑎𝑒𝑒𝑎𝑎 𝑙𝑙𝑒𝑙𝑙𝑙𝑎𝑎 𝑙𝑙 𝑒 𝑙
(
4)
El es udio se ealizó po cuad iplicado (n = 4).
Además, se lle ó a cabo un ensayo complemen a io pa a p oba la
iabilidad celula u ilizando el ins umen o Luna II (Con ado Celula
Au oma izado Luna IITM, Logos Biosys ems, Annandale, EE.UU.).
129
Ma e iales y mé odos
4.5.5. Cap ación in acelula y dis ibución
Pa a ello, se semb a on placas de 24 pocillos con 400 µL de células
A549 y DMEM (60000 células/pocillo) y se incuba on a 37 °C
du an e 48 h, empleando una a mós e a humidi icada de 5% CO2 y
95% ai e pa a acili a la c ecimien o y desa ollo de las células has a
su con luencia. Los medios se eemplaza on con 400 µL de una
mezcla de: i) 1:10 ( / ) agua MilliQ:DMEM (con ol posi i o), ii)
1:23 ( / ) NPs MIL-100:DMEM, iii) 1:20 ( / ) NPs INH@MIL-
100:DMEM y i ) 1:10 ( / ) T i on:DMEM (con ol nega i o).
O iginalmen e, ambas dispe siones de nanoMOFs en agua MilliQ
p esen aban una concen ación de 3.2 mg·mL-1 y, pos e io men e,
diluidas con DMEM ue on de 0.14 y 0.16 mg·mL-1 po pocillo pa a
NPs MIL-100 e INH@MIL-100, espec i amen e. Las placas se
incuba on a 37 °C du an e 4 h y, luego, las células se la a on 3 eces
con PBS (pH = 7.4, 5 min, a RT, en agi ación de balanceo con 15° de
inclinación, usando un agi ado de pla a o ma oscilan e VWR 230V
(Lu e wo h, Reino Unido). Las células se desp endie on median e
120 µL de ipsina (5 min, 37 ºC). Pa a desac i a la ipsina, se
ag ega on 280 µL de DMEM. Las células se cen i uga on a 1477 pm
(Eppendo 5415R Re ige a ed Cen i uge, No h Hamp on, EE.UU.)
du an e 5 min, ob eniendo un pelle que se esuspendió en 500 µL de
PBS (pH = 7.4) suplemen ado con FBS al 10% ( / ). Se mezcla on 10
µL de mues a con 10 µL de inción T ypan Blue (al 0.4%, w/ )
median e ó ex y las células se obse a on en una cáma a de con aje
pa a ob ene los alo es de iabilidad median e ecuen o au omá ico
de imágenes. El es udio se ealizó po iplicado (n = 3).
4.5.5. Cap ación in acelula y dis ibución
Se semb a on placas de 24 pocillos con 400 µL de células A549
en DMEM (60000 células/pocillo) empleando, p e iamen e,
cub eobje os a ados con polilisina en el ondo de los pocillos. Como
se indicó an e io men e, las células se incuba on a 37 °C du an e 48 h,
empleando una a mós e a humidi icada de CO2 al 5% y ai e al 95%
pa a acili a el c ecimien o y desa ollo de las células has a su
con luencia. Los medios se eemplaza on con 400 µL de: i) DMEM
(con ol) y una mezcla de: ii) 1:23 ( / ) NPs MIL-100:DMEM y iii)
130
C is ina Fe nández Paz
1:20 ( / ) NPs INH@MIL-100:DMEM. O iginalmen e, ambas
dispe siones de nanoMOFs en agua MilliQ p esen aban una
concen ación de 3.2 mg·mL-1 y, pos e io men e, diluidas con DMEM
ue on de 0.14 mg·mL-1/pocillo. En el caso de las NPs ca gadas con
á maco, pa a e i ica su mejo isualización median e mic oscopía
con ocal, se ensaya on di e en es olúmenes (20, 30, 40 y 50 µL) de
dispe sión acuosa de NPs INH@MIL-100 de 3.2 mg·mL-1. Las células
se incuba on a 37 ºC du an e 4 h y, pos e io men e, se la a on 3 eces
con PBS (pH = 7.4, 5 min, a RT, en agi ación de balanceo con 15° de
inclinación). Las células se ija on median e la adición de 350 µL de
o malina neu a amponada al 10% ( / ) (15 min, a RT, en agi ación
de balanceo con 15° de inclinación). En onces, se ealiza on o os 3
la ados y se ma ca on los núcleos de las células con 200 µL de una
dilución 1:1000 ( / ) de DAPI en PBS (1 mg·mL-1). El exceso de
DAPI se eliminó la ando 3 eces como se mencionó an e io men e.
Los cub eobje os de id io se coloca on sob e po aobje os de id io
empleando medio de mon aje acuoso Fluo omoun ® pa a su
isualización po CLSM (Leica TCS SP5 X, We zla , Alemania),
empleando un obje i o HCX PL APO CS 63.0 x 1.30 GLYC 21 °C
UV (a 63X) y un láse blanco. Pa a isualiza las mues as, se añadió
una go a de acei e de inme sión (len e de inme sión en acei e HCX PL
Fluo a ).
La isualización de las NPs MIL-100 e INH@MIL-100 se ob u o
median e au o e lexión del Fe (λEx/Em: 488/485-490 nm). El colo
e de se con igu ó manualmen e pa a las NPs MIL-100 e INH@MIL-
100 empleando el so wa e LAS AF (Leica Applica ion Sui e
Ad anced Fluo escence). Pa a isualiza los núcleos de las células
ma cadas con DAPI, se empleó o o canal (λEx/Em: 405/414-440 nm) y
se ijó el colo azul. Po lo an o, las dos señales se ecopila on
u ilizando canales sepa ados. Las condiciones empleadas en CLSM se
esumen en la Tabla 9.
131
Ma e iales y mé odos
4.5.6. Cuan i icación de células A549 in e nalizadas con NPs: Ci ome ía
de lujo
Tabla 9. Condicio-
nes empleadas en el
es udio de cap ación
y dis ibución in ace-
lula de NPs de MIL-
100 e INH@MIL-100
(3.2 mg·mL-1 en agua
MilliQ) en células
A549.
Tabla 9. Condiciones empleadas en el es udio de cap ación y
dis ibución in acelula de NPs de MIL-100 e INH@MIL-100 (3.2
mg·mL-1 en agua MilliQ) en células A549.
Mues a Volumen de
dispe siones de NPs
(µL)
Núme o de
acumulaciones po
plano
Sin NPs
-
2
MIL-100
17.2
2
INH@MIL-100
17.2
2
INH@MIL-100
20.0
16
INH@MIL-100
30.0
16
INH@MIL-100
40.0
16
INH@MIL-100
50.0
16
4.5.6. Cuan i icación de células A549 in e nalizadas con NPs:
Ci ome ía de lujo
Pa a cuan i ica las células A549 in e nalizadas con nanoMOFs,
se lle ó a cabo un es udio basado en ci ome ía de lujo (FCM). Se
semb a on placas de 24 pocillos con 400 µL de células A549 y
DMEM (60000 células/pocillo). Como se indicó an e io men e, las
células se incuba on a 37 °C du an e 48 h, empleando una a mós e a
humidi icada de CO2 al 5% y ai e al 95% pa a el c ecimien o y
desa ollo de las células has a su con luencia. Los medios se
eemplaza on con 400 µL de: i) DMEM (con ol) y una mezcla de: ii)
1:23 ( / ) NPs MIL-100:DMEM y iii) 1:20 ( / ) NPs INH@MIL-
100:DMEM. O iginalmen e, ambas dispe siones de nanoMOFs en
agua MilliQ p esen aban una concen ación de 3.2 mg·mL-1 y,
pos e io men e, diluidas con DMEM ue on de 0.14 y 0.16
mg·mL-1 po pocillo pa a NPs MIL-100 NPs e INH@MIL-100,
espec i amen e. Las células se incuba on a 37 °C du an e 4 h y luego,
se la a on 3 eces con PBS (pH = 7.4, 5 min, a RT, en agi ación de
balanceo con 15° de inclinación). En onces, a excepción del con ol,
las células se a a on con 200 µL de LIVE/DEADTM Fixable Aqua
Dead Cell S ain Ki diluido en PBS (1 µL de Aqua en 2 mL de PBS
( / )) (15 min, a RT, en agi ación de balanceo con 15° de inclinación).
132
C is ina Fe nández Paz
4.6. Es udios in i o
Las células A549 se la a on con PBS como se mencionó
an e io men e y, pos e io men e, se desp endie on median e 120 µL de
ipsina (5 min, 37 °C). Pa a desac i a la ipsina, se ag ega on 280
µL de DMEM. Las células se cen i uga on a 1477 pm (Eppendo
5415R Re ige a ed Cen i uge, No h Hamp on, EE.UU.) du an e 5
min ob eniendo un pelle que se esuspendió en 500 µL de PBS (pH =
7.4) suplemen ado con FBS al 10% ( / ). Finalmen e, se con a on
au omá icamen e un o al de 10000 e en os, ap oximadamen e,
empleando un ci óme o modelo Accu i Bec on Dickinson (BD
Accu iTM, Ann A bo , EE.UU.) y se analiza on con el so wa e de
mues a BD (BD Biosciences, San José, EE.UU.). La cuan i icación
de las células in e nalizadas con NPs MIL-100 e INH@MIL-100 se
ealizó po complejidad, empleando el de ec o de dispe sión la e al
(SSC-A). Además, pa a e i ica la iabilidad de las células
in e nalizadas se u ilizó el il o BP 515/20 (Wal ham, EE.UU.) pa a
el eac i o de iabilidad Aqua. El es udio se ealizó po iplicado (n =
3).
4.6. Es udios in i o
Los p ocedimien os expe imen ales ue on ealizados en la
Uni e si é Pa is Sud 11 (Cha enay-Malab y, F ancia), de acue do con
la no ma i a Eu opea 2010/63/EU sob e p incipios de cuidado de los
animales de labo a o io. Así, los p ocedimien os expe imen ales
ue on e isados y ap obados po el Comi é de É ica de
Expe imen ación Animal de la Facul ad de Fa macia de la Uni e si é
Pa is-Sud 11 (P oyec o núme o 8314/201609191924867). Las a as
hemb as Wis a Kyo o (7 meses, 225±14 g) ue on p opo cionadas po
el Cen o de c ía y cuidado animal Jan ie Labs, F ancia. Se escogió
es e modelo animal, debido a los excelenles esul ados ob enidos
p e iamen e po nues o g upo de in es igación [192]. Además, se
emplea on a as Wis a Kyo o po que se p e ió que su ejido
pulmona acili a ía la isualización del sis ema a ni el pulmona . Se
ga an izó el uso del mínimo núme o de a as pa a es os es udios.
133
Ma e iales y mé odos

4.6.1. Dis ibución pulmona de las NPs MIL-100 e INH@MIL-100 mic oencapsuladas
4.6.1.1. Es udio his ológico
4.6.1. Dis ibución pulmona de las NPs MIL-100 e INH@MIL-100
mic oencapsuladas
4.6.1.1. Es udio his ológico
Como p ueba de concep o pa a la e aluación de la adminis ación
pulmona , el modelo de a a pa ece se ap opiado ya que p esen a
muchas en ajas: i) bajo cos e, ii) g an disponibilidad y iii) p uebas de
a macociné ica y biodis ibución ealizadas de mane a óp ima en es e
modelo. Las a as se di idie on alea o iamen e en g upos de 6
animales ( eniendo en cuen a los es udios de biodis ibución de MOFs
p e ios y la a iabilidad in e indi idual bas an e impo an e
p e iamen e e idenciada). Todos los animales se ag upa on en jaulas
de 2 animales po jaula y se man u ie on en una habi ación con ai e
acondicionado (20-24 °C) en un ciclo de luz/oscu idad de 12 h con
agua y comida disponible.
Se es udia on cua o g upos di e en es que ecibie on Ma MS
con ol y dosis dis in as (bajas o al as) de Ma-MIL-100 MS,
sac i icando a los animales en di e en es momen os (0.5 o 24 h). Los
g upos se denomina on: "Con ol" (Ma MS adminis adas) y "Ma-
MIL-100-XY" co espondien e a las Ma MS que con ienen NPs MIL-
100 (donde X = iempo de sac i icio, 0.5 o 24 h, e Y = LD: dosis baja-
8 mg, o HD: dosis al a-20 mg).
P e iamen e a la adminis ación, se anes esió a los animales
median e inyección inguinal de un anes ésico (ke amina y xilacina en
solución salina). Se adminis a on 8 o 20 mg de cada mues a a a és
de una cánula aqueal (adap ado en Y, ape u a de 1.3 mm)
conec ada a un en ilado Ha a d® (Inspi a ASV 55-7058, EE.UU.,
Apa a o Ha a d) en uncionamien o de 80 espi aciones·min-1,
olumen o al = 1.53 cm3, pa a simula la espi ación no mal de los
animales. Después de 0.5 o 24 h de adminis ación de pol o, se
sac i ica on los animales, se ex aje on los pulmones y se enjuaga on
con NaCl al 0.9%. Pa a ealiza la obse ación his ológica, los
pulmones se ija on con solución de o maldehído al 4% du an e 48 h,
se la a on con PBS (pH = 7.4) y se almacena on en solución de E OH
134
C is ina Fe nández Paz
4.6.1.2. Biodis ibución
(70%) a 4 °C. Pos e io men e, los pulmones se iñe on con el colo an e
azul de P usia (P/S), y con hema oxilina y eosina pa a la iden i icación
de NPs MIL-100 y el examen his ológico de u ina, espec i amen e.
Se ealiza on co es his ológicos ans e sales de di e en es secciones
de pulmón (apical, medio, basal) pa a conside a la pene ación de las
NPs MIL-100.
4.6.1.2. Biodis ibución
La cuan i icación del ligando H3BTC se ealizó median e HPLC
u ilizando un sis ema de HPLC de ase e e sa (Jasco LC-4000 se ies,
Mad id, España), equipado con un de ec o PDA MD-4015 y un
mues eado múl iple AS-4150 con olado po el so wa e Ch omNa
(Jasco Inc, Mad id, España). Se u ilizó una columna de ase e e sa
Pu ple ODS (5 μm, 4.6 x 150 mm, Análisis Vínicos, Tomelloso,
España). La ase mó il empleada consis ió en una solución 50:50 ( / )
de PBS (0.02 M, pH = 2.5) y MeOH. El olumen de inyección se ijó
en 30 μL con un caudal de 1 mL·min-1 y la empe a u a de la columna
se es ableció en 25 °C. La cu a de calib ación es ánda p esen ó un
buen coe icien e de co elación ≥ 0.99. El c oma og ama de
soluciones es ánda mos ó un iempo de e ención de 3.51 min
(iden i icado como H3BTC, λmáx a 225 nm). Las mues as se
p epa a on como sigue: se añadie on 2 g de hígado, 0.1 g de bazo o
iñón y 0.2 g de pulmón a 10 mL de solución de hid óxido de sodio
0.5 M. La homogeneización se ealizó median e molienda, con ayuda
de un Po e . Luego, las mues as se agi a on du an e 1 h en la
oscu idad a empe a u a ambien e. El sob enadan e se ecogió po
cen i ugación (14500 pm du an e 10 min) y se il ó a a és de un
il o de je inga de 0.2 µm. An es de la inyección en el sis ema HPLC,
las mues as se diluye on en la ase mó il.
135
Ma e iales y mé odos
4.6.2. Examen oxicológico
4.6.2.1. De e minación de in e leucina-6 (IL-6)
4.6.2.2. Es udio his opa ológico de los pulmones
4.6.2. Examen oxicológico
4.6.2.1. De e minación de in e leucina-6 (IL-6)
Se ealizó un es udio se ológico p elimina de de ección de la IL-
6. De es e modo, se ex aje on 700 µL de sang e de la cola de la a a
10 días an es del es udio pa a de e mina los alo es no males.
Du an e el es udio in i o, se ex aje on o os 700 µL de sang e de a a
median e punción ca díaca. Ambos ipos de mues a de sang e se
ecogie on en ubos hepa inizados y, a pa i de ahí, se ob u ie on
mues as de sue o pa a ealiza el análisis de IL-6. Los esul ados
ob enidos as el es udio ue on compa ados con los alo es no males
de IL-6. Las mues as ue on analizadas siguiendo las ins ucciones
especi icadas en el Ki ELISA de IL-6 humana. Además, du an e es e
es udio, la abso bancia ue medida a 450 nm en un lec o de placas
ELISA (Spec os a Omega, BMG LABTECH, O enbu g, Alemania).
4.6.2.2. Es udio his opa ológico de los pulmones
Es e es udio se hizo conjun amen e con el de la dis ibución
pulmona de las NPs MIL-100 e INH@MIL-100 mic oencapsuladas.
Como se explicó an e io men e, después de 0.5 h o 24 h as la
adminis ación del pol o, se sac i ica on los animales, se ex aje on
los pulmones y se enjuaga on con NaCl al 0.9%. Los pulmones se
ija on con solución de o maldehído al 4% (24 - 48 h), se la a on con
PBS (pH = 7.4) y se almacena on en solución de E OH (70%) a 4 °C.
A con inuación, pa a ealiza el examen his ológico de u ina, los
pulmones se iñe on con hema oxilina y eosina. Después, se ealiza on
co es his ológicos ans e sales de di e en es secciones de pulmón
(apical, medio, basal) y se busca on signos de daño o in lamación
isula .
136
C is ina Fe nández Paz
5. Resul ados y discusión
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Tabla 11. Ca ac e ís icas isicoquí-
micas de las MOFs dispe sadas en
agua MilliQ (pa a es udios celu-
la es) y en solución de Ma (pa a
a omización) sin/con INH (media ±
S.D.; n = 3).
Tabla 11. Ca ac e ís icas isicoquímicas de las MOFs dispe sadas en
agua MilliQ (pa a es udios celula es) y en solución de Ma (pa a
a omización) sin o con INH (media ± S.D.; n = 3).
Fo mulación
des inada a
Sis ema
(sin/con INH)
Tamaños
(nm)
Po encial ζ
(mV)
es udios
celula es
NPs MIL-100
(en agua MilliQ) 101 ± 19 -10 ± 1
NPs INH@MIL-100
(en agua MilliQ) 137 ± 25 -17 ± 2
a omización
NPs MIL-100
(en solución de Ma)
289 ± 38 -20 ± 1
NPs INH@MIL-100
(en solución de Ma) 355 ± 44 -23 ± 1
Como se puede obse a en la Tabla 11, las MOFs sin o con INH
dispe sadas en agua MilliQ (des inadas a es udios celula es) p esen an
unos amaños in e io es a 162 nm, así como unos po enciales ζ
nega i os en e -9 y -19 mV; siendo más g andes y nega i as las
MOFs ca gadas con INH ( e Figu a 10). Incluso, las MOFs
dispe sadas en solución de Ma (des inadas a a omización),
pe manecen con un amaño submic omé ico (en e 251 y 399 nm) y
con un po encial ζ algo más nega i o (-19 a -24 mV). En es os casos,
el aumen o de amaño es debido a la p esencia de Ma, que es ablece
cie as in e acciones con las MOFs, mo i o po el cual ambién
descienden sus espec i as ca gas nega i as, ya que el Ma iene po
p opia na u aleza una ca ga lige amen e nega i a (−8 ± 6 mV). Se c ee
que las NPs de ca ga nega i a son menos óxicas e inducen menos
eacciones in ama o ias que las ca gadas posi i amen e [204], po lo
que su uso es in e esan e. Po an o, se puede con i ma la co ec a
dispe sión de las o mulaciones, p esen ando ca ac e ís icas ísico-
químicas adecuadas pa a su u ilización en pos e io es es udios.
144
C is ina Fe nández Paz

5.2. Mic oencapsulación de las MOFs y ca ac e ización de las mic os e as (ms) ob enidas
5.2.1. Ca ac e ización de MS con ol y selección del mejo excipien e de a omización
Figu a 10. Mic o o og a ías TEM de: (a)
NPs MIL-100 y (b) NPs INH@MIL-100
dispe sadas en agua MilliQ. Escala: 100 nm.
(Figu a de nue a c eación)
Figu a 10. Mic o o og a ías TEM de: (a) NPs MIL-100 y (b) NPs INH@MIL-100
dispe sadas en agua MilliQ. Escala: 100 nm. (Figu a de nue a c eación)
En las mic o o og a ías TEM ecogidas en la Figu a 10, se puede
comp oba cómo las NPs INH@MIL-100 p esen an mayo amaño y
des iación que las NPs MIL-100, co obo ando los esul ados
mos ados en la Tabla 11.
5.2. Mic oencapsulación de las MOFs y ca ac e ización de las
mic os e as (MS) ob enidas
P e io a la dispe sión de las MOFs en la solución del excipien e
de a omización, se lle ó a cabo un es udio pa a la selección del mejo
excipien e de a omización; pa a lo cual, se p epa a on MS con ol (sin
NPs MOFs) a pa i de di e en es excipien es: Ma, α-CD, Dex, Man,
T e, So y F u.
5.2.1. Ca ac e ización de MS con ol y selección del mejo
excipien e de a omización
Se ca ac e iza on los pol os ob enidos as a omización de los
di e en es excipien es es ados (sección 4.3.3.), p es ando especial
a ención al PY, mo ología y densidad apa en e (Tabla 12). Se
ob u ie on PY ele ados pa a α-CD y Ma (74.0 ± 3.0 w % y 58.5 ±
3.5w %, espec i amen e), en con aposición con los PY bajos
145
Resul ados y discusión
Tabla 12. Rendimien o del
p oceso de a omización
(w %), mo ología y den-
sidad apa en e (g·cm-3) de
MS con ol (pol os secos)
p epa adas con di e en es
excipien es (media ± S.D.;
n = 3).
calculados pa a T e y Dex (27.0 ± 1.0 w % y 10.5 ± 1.5 w %,
espec i amen e). So , Man y F u no pe mi ie on la ecupe ación de
can idades medibles de pol o; po lo an o, ue on desca ados. Las
mues as es an es se analiza on median e SEM (Figu a 11),
demos ando que la mo ología de las MS depende en g an medida del
excipien e u ilizado. Ma MS son pa ículas es é icas, no ag egadas,
bien de inidas, con una supe icie lisa y homogénea (Figu a 11a);
mien as que α-CD MS y Dex MS son más i egula es y con una
supe icie más he e ogénea (Figu a 11b y Figu a 11c,
espec i amen e). Po el con a io, las es uc u as de T e no esul an
ap as pa a la adminis ación pulmona po que es án aglome adas. Se
pod ía espe a que las Ma MS es é icas egula es, con menos pun os
de con ac o en e las pa ículas y menos icción en e ellas [205],
p esen en mejo es p opiedades de lujo, acili ando su adminis ación
pulmona .
Tabla 12. Rendimien o del p oceso de a omización (w %), mo ología
y densidad apa en e (g·cm-3) de MS con ol (pol os secos) p epa adas
con di e en es excipien es (media ± S.D.; n = 3).
Fo mulación
Excipien e
a omizado
PY
(% en peso)
Mo ología Densidad apa en e
(g·cm-3)
Ma MS mani ol 58.5 ± 3.5 Es é ica 0.43 ± 0.01
α-CD MS ciclodex ina α
74.0 ± 3.0 Menos es é ica 0.36 ± 0.01
Dex MS dex ano 10.5 ± 1.5 Menos es é ica -
1
T e MS ehalosa 27.0 ± 1.0 Aglome ado -
1
1Mues a insu icien e pa a ealiza es e cálculo.
146
C is ina Fe nández Paz
Figu a 11. Mic o o og a ías SEM de MS
con ol de: (a) Ma, (b) α-CD, (c) Dex y
(d) T e. (Figu a adap ada del abajo de
Fe nández-Paz e al. [199], Molecules. 26
(2021) 6408. Copy igh : © 2021 by he
au ho s)
Figu a 11. Mic o o og a ías SEM de MS con ol de: (a) Ma, (b) α-CD, (c) Dex y (d)
T e. (Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz e al. [199], Molecules. 26
(2021) 6408. Copy igh : © 2021 by he au ho s)
La mayo densidad apa en e ob enida pa a Ma MS (0.43 ± 0.01
g·cm-3), en compa ación con α-CD MS (0.36 ± 0.01 g·cm-3; Tabla 12),
puede explica se po la di e en e mo ología de supe icie. De hecho,
la densidad apa en e de α-CD MS ue muy simila a la de las MS de
goma de alga obo (al ededo de 0.37 g·cm-3), que p esen an una
mo ología supe icial análoga [137]. Las densidades apa en es de MS
de Dex y de T e no pudie on de e mina se debido a su bajo PY (9-
28%). El Ma ue el único excipien e que esul ó en MS con ol con
buenas p opiedades de manipulación, p obablemen e po que el Ma
pe mi e ob ene pol os con bajo con enido de humedad [206], lo que
ambién debe ía acili a la ae osolización in i o. Teniendo en cuen a
el ele ado PY de secado po aspe sión, así como las en ajas del
pol o seco de las Ma MS (como, po ejemplo, la es e icidad egula
de sus pa ículas y su meno con enido en humedad, que con ie en
147
Resul ados y discusión
5.2.2. Ca ac e ización de las Ma-MIL-100 MS y Ma-INH@MIL-100
MS: Mo ología y p opiedades ae odinámicas
p opiedades de lujo mejo adas), se seleccionó el Ma como el
excipien e pa a la mic oencapsulación de las nanoMOFs. El Ma se ha
u ilizado ampliamen e en ae osolización [207], es á acep ado po las
au o idades egulado as pa a su uso en p oduc os a macéu icos de
inhalación, iene ca ac e ís icas adecuadas pa a el secado po
aspe sión (lo que pe mi e una ácil adap ación de la mo ología y
amaño de las pa ículas [208]), mejo a la manipulación de la
o mulación en pol o en compa ación con o os excipien es (como la
lac osa [151]) y, además, ayuda a la pene ación de las NPs en el
ac o espi a o io, debido a su e ec o mucolí ico y osmó ico [209],
esul ando un excipien e p ome edo pa a ealiza la o mulación con
las NPs MIL-100.
5.2.2. Ca ac e ización de las Ma-MIL-100 MS y Ma-INH@MIL-100
MS: Mo ología y p opiedades ae odinámicas
Una ez seleccionado el Ma como el excipien e de a omización,
se p ocedió a la p epa ación de las MS eniendo en cuen a a ios
pa áme os; como po ejemplo, la empe a u a de la boquilla, que
puede a ec a a la es abilidad del á maco y al e ec o de adso ción en
la in e az ai e/líquido as el secado de las go i as [210].
La elación de NPs INH@MIL-100:Ma se eligió después de
algunas p uebas p elimina es de secado po aspe sión de NPs MIL-
100 en solución de Ma. Pa a ello, se ensaya on es p opo ciones
dis in as de NPs MIL-100:Ma (1:5, 1:10, 1:100), y el p oceso de
secado po aspe sión se lle ó a cabo con un limpiado de boquilla
ijado a 5 (diáme o de 0.7 mm), una elocidad de alimen ación de 2
mL·min-1, man eniendo una TInle : 170 ± 2 °C, que ue supe io a la
pos e io men e u ilizada en la mic oencapsulación de NPs INH@MIL-
100, que ue una TInle : 160 ± 2 °C, pa a asegu a la es abilidad de la
INH ( empe a u a de usión: 173 °C). Los esul ados mos a on que
las MS enían una o ma edondeada, p esen ando una po osidad
ca ac e ís ica ( e Figu a 12).
148
C is ina Fe nández Paz
Figu a 12. Mic o o og a ías SEM
de Ma-MIL-100 MS p epa adas con
una elación MIL-100:Ma de: (a) 1:5,
(b) 1:10 y (c) 1:100. (Figu a adap ada
del abajo de Fe nández-Paz e al.
[199], Molecules. 26 (2021) 6408.
Copy igh : © 2021 by he au ho s)
Figu a 12. Mic o o og a ías SEM de Ma-MIL-100 MS p epa adas con una elación
MIL-100:Ma de: (a) 1:5, (b) 1:10 y (c) 1:100. (Figu a adap ada del abajo de
Fe nández-Paz e al. [199], Molecules. 26 (2021) 6408. Copy igh : © 2021 by he
au ho s)
Como se puede e en la Figu a 12, la po osidad de la supe icie
de las MS disminuye a medida que aumen a el con enido de Ma.
Todas las mues as de pol o ob enidas p esen a on un amaño simila ,
es ando en el ango de 1.8 - 2.2 µm. Inicialmen e, se desca a on las
MS con una p opo ción de 1:5 ya que las MS es aban menos de inidas
en compa ación a los o os pol os (Figu a 12). Finalmen e, elegimos
la o mulación con elación 1:10 po que pe mi ió una mayo ca ga de
NPs que las MS de p opo ción 1:100.
Po p ecaución, la TInle del p oceso de mic oencapsulación de
INH@MIL-100 se ajus ó a 160 °C debido a la p esencia de INH, cuya
empe a u a de usión es 173 °C. De es e modo, ambién se p epa a on
Ma MS con ol a 160 °C. Las apa iencias de supe icie de las Ma MS
p epa adas a ambos TInle s (170 y 160 °C) son di e en es (compa a
149
Resul ados y discusión

Figu a 13. Mic o o og a ías SEM de
Ma MS p epa adas a: (a) 170 °C y (b)
160 °C. (Figu a adap ada del abajo de
Fe nández-Paz e al. [199], Molecules.
26 (2021) 6408. Copy igh : © 2021 by
he au ho s)
imágenes de la Figu a 13). Las Ma MS p epa adas a 170 °C ienen una
supe icie más po osa (Figu a 13a) que las ob enidas a 160 °C (Figu a
13b). Es o pod ía explica se po la empe a u a de usión del mani ol
(166ºC), apa eciendo con un aspec o undido a 170 °C, en con as e
con una mo ología in ac a a 160ºC.
Figu a 13. Mic o o og a ías SEM de Ma MS p epa adas a: (a) 170 °C y (b) 160 °C.
(Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz e al. [199], Molecules. 26 (2021)
6408. Copy igh : © 2021 by he au ho s)
Los endimien os de los pol os ob enidos as la a omización de
las NPs MIL-100 e INH@MIL-100 ue on ele ados ( e Tabla 13).
Además, las MS no es án aglome adas, p esen an o ma es é ica y
bien de inida, y una supe icie lisa ( e Figu a 14).
150
C is ina Fe nández Paz
Figu a 14. Mic o o og a ía SEM de: (a) Ma-
MIL-100 MS y (b) Ma-INH@MIL-100 MS.
(Figu a adap ada del abajo de Fe nández-
Paz e al. [199], Molecules. 26 (2021) 6408.
Copy igh : © 2021 by he au ho s)
Tabla 13. Rendimien os de los p ocesos de a omiza-
ción u ilizando Ma (media ± S.D.; n = 3).
Tabla 13. Rendimien os de los p ocesos de a omización u ilizando Ma
(media ± S.D.; n = 3).
Fo mulación
Relación
MOF:Ma
T
Inle
(°C)
Rendimien o de a omización
(%)
Ma (con ol)
-
170
55.8 ± 4.0
Ma (con ol)
-
160
58.5 ± 3.5
MIL-100:Ma
1:5
170
53.3 ± 2.1
MIL-100:Ma
1:10
170
65.7 ± 5.8
MIL-100:Ma
1:100
170
72.2 ± 4.3
MIL-100:Ma
1:10
160
68.0 ± 8.0
INH@MIL-100:Ma
1:10
160
74.5 ± 3.5
Figu a 14. Mic o o og a ía SEM de: (a) Ma-MIL-100 MS y (b) Ma-INH@MIL-100
MS. (Figu a adap ada del abajo de Fe nández-Paz e al. [199], Molecules. 26
(2021) 6408. Copy igh : © 2021 by he au ho s)
Pa a e alua el po encial in e és de las Ma-MIL-100 MS y las
Ma-INH@MIL-100 MS pa a adminis ación pulmona , se
ca ac e iza on (sección 4.3.3.) sus p opiedades ae odinámicas y ísicas
( e Tabla 14). T adicionalmen e, los diáme os en e 1 y 5 µm es án
asociados a un depósi o pulmona p o undo; mien as que, los
ob enidos en el p esen e es udio, alcanzan alo es po debajo de 1 µm
(Tabla 14). De odos modos, eniendo en cuen a que sus p opiedades
ae odinámicas son simila es a las de o as o mulaciones p e ias que
alcanza on el pulmón p o undo con excelen es esul ados in i o
[151,193], se puede conside a que las o mulaciones p epa adas
151
Resul ados y discusión
5.2.3. Es udio de composición e in eg idad es uc u al de
las MS
Tabla 14. P opiedades
ae odinámicas y ísicas de
Ma MS, Ma-MIL-100 MS
y Ma-INH@MIL-100 MS
(media ± S.D.; n = 3).
pod ían se ap as pa a la adminis ación pulmona . Cabe señala que
los bajos diáme os ae odinámicos ob enidos es án elacionados con
una na u aleza hueca de las MS. Como se espe aba, la densidad
apa en e de Ma-INH@MIL-100 MS (0.52 ± 0.01 g·cm-3) ue mayo
que la de Ma-MIL-100 MS (0.44 ± 0.02 g·cm-3), eniendo en cuen a la
ca ga adicional de INH (Tabla 14). La baja densidad apa en e de cada
o mulación jun o a su diáme o pequeño se elaciona con un buen
compo amien o del lujo ae odinámico, al como se demos ó
an e io men e pa a o as o mulaciones [114,115]. De hecho, los
alo es de densidades eales y diáme os ae odinámicos es án en el
mismo ango que los ob enidos pa a o o ipo de pa ículas huecas que
esul a on ap as pa a adminis ación pulmona [117,118]. Po lo an o,
las Ma-MIL-100 MS y las Ma-INH@MIL-100 MS p esen an
ca ac e ís icas eó icamen e adecuadas pa a su llegada al pulmón
p o undo.
Tabla 14. P opiedades ae odinámicas y ísicas de Ma MS, Ma-MIL-
100 MS y Ma-INH@MIL-100 MS (media ± S.D.; n = 3).
A la is a de los esul ados p esen ados en la Tabla 14, las
o mulaciones p epa adas con Ma die on buenos esul ados, así como
ocu ió an e io men e pa a o as o mulaciones mic oencapsuladas en
Ma MS, como es en el caso de nanopa ículas lipídicas sólidas (SLN),
CS NPs o las nanocápsulas de qui osano (CS NCs) [116,192,193].
5.2.3. Es udio de composición e in eg idad es uc u al de las MS
Los es udios de PXRD (sección 4.3.4.) mues an que la es uc u a
c is alina de las NPs MIL-100 se man iene no sólo as la
encapsulación de INH (Figu a 15a) sino ambién as su o mulación
Mues a Diáme o
geomé ico
(µm)
Densidad
eal
(g.cm
-3
)
Densidad
apa en e
(g.cm
-3
)
Diáme o
ae odinámico
(µm)
Ma MS
2.3 ± 1.0
0.0666 ± 0.0001
0.43 ± 0.01
0.594 ± 0.010
Ma-MIL-100 MS 1.8 ± 0.7 0.0550 ± 0.0001 0.44 ± 0.02 0.422 ± 0.007
Ma-INH@MIL-100 MS
1.4 ± 0.4 0.0907 ± 0.0003 0.52 ± 0.01 0.422 ± 0.007
152
C is ina Fe nández Paz
Figu a 15. Pa ones PXRD de: (a) MIL-100,
INH@MIL-100 e INH, y (b) INH@MIL-100,
Ma-INH@MIL-100 MS y Ma MS. (Figu a
adap ada del abajo de Fe nández-Paz e al.
[199], Molecules. 26 (2021) 6408. Copy igh :
© 2021 by he au ho s)
en o ma de MS, como lo demues a la p esencia de los picos
ca ac e ís icos de B agg de las NPs MIL-100 (Figu a 15b). Po o o
lado, no se obse an e lexiones debidas a INH ec is alizada,
apoyando su encapsulación den o de los po os. Además, los picos de
di acción ípicos de Ma es án p esen es en las MS (sob e 20 2 θ (°)).
Figu a 15. Pa ones PXRD de: (a) MIL-100, INH@MIL-100 e INH, y (b)
INH@MIL-100, Ma-INH@MIL-100 MS y Ma MS. (Figu a adap ada del abajo de
153
Resul ados y discusión
256
C is ina Fe nández Paz

257
Pe misos
258
C is ina Fe nández Paz
259
Pe misos
260
C is ina Fe nández Paz
261
Pe misos

11. Lis as de e i icación
11. LISTAS DE VERIFICACIÓN
Lis a de e i icación pa a Tesis con animales de expe imen ación.
EXPERIMENTACIÓN ANIMAL ARRIVE
Sí/No/NA
Página
Tí ulo
Sí
P opo ciona una desc ipción an exac a y concisa como sea
posible sob e el con enido del abajo.
133-
136
Resumen
Sí
P opo ciona un esumen p eciso de los an eceden es, los
obje i os de la in es igación, incluyendo de alles de la
especie y cepa de los animales u ilizados, mé odos
ele an es, hallazgos p incipales y conclusiones del es udio.
133-
136,
182-
191,
195
An eceden es
Sí
Inclui su icien es an eceden es cien í icos (incluyendo las
e e encias pe inen es al abajo an e io ) a in de
comp ende la mo i ación y el con ex o pa a el es udio, y
explica las bases y el en oque expe imen al.
133
Sí
Explica cómo y po qué la especie y el modelo animal
u ilizados pe mi en abo da los obje i os cien í icos y,
cuando sea ap opiado, la ele ancia del es udio pa a la
biología humana.
133
Obje i os
Sí
Desc ibi cla amen e los obje i os p ima ios y secunda ios
del es udio, o las hipó esis especí icas que se an a p oba .
111,
112,
133-
136
Decla ación É ica
Sí
Indica el pe miso del comi é é ico, y las leyes o dec e os
pe inen es pa a el cuidado y uso de animales, bajo las que
se ealiza la in es igación.
133,
257,
258
Diseño del es udio
Sí
Núme o de g upos expe imen ales y con ol.
134
Sí
Cualquie medida adop ada pa a minimiza los e ec os de
sesgo subje i o al asigna los animales a los g upos de
a amien o (po ej., p ocedimien o alea o io) y al e alua
los esul ados (po ej., si se hace, desc ibi quiénes e an
ciegos y cuándo).
134
Sí
La unidad expe imen al (po ej., un solo animal, g upos o
134
265
Lis as de e i icación
265
Lis as de e i icación

FINANCIACIÓN
La Doc o anda C is ina Fe nández Paz ag adece a las en idades que han
inanciado sus es udios de Doc o ado:
 P oyec o I+D+I PID2019-107500RB-I00, inanciado po
MCIN/AEI/10.13039/501100011033
 Ins i u o de Salud Ca los III de España (Acción de Salud Es a égica,
P oyec os FIS PS09/00816 y FIS PSI14/00059)
 Xun a de Galicia (G upos de e e encia compe i i os, ED431C
2021/17-FEDER)
 P oyec o H + MOF Ramón A eces
 P og ama español Ramón y Cajal (P oyec o 2014-16823)
273
Financiación
13. P emio
13. PREMIO
DECLARACIÓN DEL PREMIO RECIBIDO POR LA
DOCTORANDA
C is ina Fe nández Paz ecibió el P ime P emio al: Bes Collabo a i e Pos e
Con ibu ion a he In e na ional Con e ence on Ae ogels o Biomedical
and En i onmen al Applica ions (San iago de Compos ela, España; Feb e o
de 2020), po el pós e i ulado: “A new mic o-nanoMOF pla o m o
pulmona y d ug deli e y”.
Además, ue in i ada a p esen a una publicación en la e is a Molecules,
que ue inanciada con dicho p emio.
277
P emio

278
C is ina Fe nández Paz
279
P emio