Considerando la variedad de aplicaciones en las Nanociencia y Nanotecnología, se han creado expectativas amplias y el impacto e importancia del progreso en diferentes en áreas como la medicina, energía y medio ambiente; han orientado esfuerzos en diversos proyectos de investigación en el área de las Ciencias de la Salud. Al respecto, se sugiere que los sistemas nanoestructurados pudieran comprometer la función celular ejerciendo efectos tóxicos. Aunado a esto, las evidencias muestran diferencias fisicoquímicas específicas de los materiales que conforman a las nanopartículas comparativamente con su estado inicial.Con esta necesidad en mente y considerando que en los últimos años, el desarrollo de nuevos sistemas de liberación de fármacos ha cobrado gran importancia y en muchos de los casos, la información relacionada a su potencial tóxico es escasa. En este proyecto de investigación se desarrollarán y crearán sistemas nanoparticulados optimizados fabricados a base de Quitosan(Q)y polietilcianoacrilato(PECA)además de sus combinaciones. Obtendremos sistemas con tamaño menor a los 100 nm óptimos (de acuerdo a las características fisicoquímicas, de fabricación e inocuidad). Dentro de las características y propiedades fisicoquímicas que se estudiarán serán la forma, el tamaño así como la medición de la fuerza, masa y carga eléctrica. Se ha propuesto considerar para los estudios de nanotoxicología un conjunto de pruebas específicas que permitan evaluar los inmumerables nanomateriales y sus derivados (Hilledas, J.D y cols 2009).Algunas de estas pruebas serán evaluadas y la información que se obtenga permitirá conocer el riesgo a la exposición in vitro e in vivo a estas estructuras sentando las bases para continuar con los estudios para su uso en la disposición de fármacos o en otra área. Estudiaremos la capacidad citotóxica y genotóxica de estos sistemas in vitro e in vivo a base de Q y PECA. Al respecto, hay reportes que indican que las nanopartículas de PECA, se utilizan para encapsular de manera eficiente moléculas bioactivas controlando su liberación por un mecanismo de erosión. En términos de bioadhesión, varios autores han observado algunas evidencias de la captura de nanopartículas de PECA por la mucosa intestinal. Sin embargo, la naturaleza hidrofóbica y los grupos aniónicos de las nanopartículas de PECA no los hacen,a priori,candidatos atractivos en el desarrollo de sistemas bioadhesivos.Consideramos que algunas modificaciones de la superficie se podrían mejorar entre otras características, como la bioadhesividad del sistema coloidal. Para ello elaboraremos nanopartículas compuestas por núcleos de PECA y recubiertas con Q.Consideramos que PECA es capaz de asociarse espontáneamente con polisacáridos como el Q y dar como resultado un núcleo hidrofóbico recubierto por un polisacárido hidrofílico. Estos sistemas podrán contar con la combinación de características biactivas del PECA y/o las del Q y se pretende que sean inocuos y útiles como acarreadores coloidales de fármacos. Específicamente, las nanopartículas de PECA, en este grupo de trabajo representan sistemas que previamente se estudiaron establecimos un modelo oscilante de su formación y comprendimos mejor su transporte a través de piel por medio de microfotoluminiscencia.Sin embargo, los datos relacionados con su capacidad tóxica se desconocen y esta información es importante conocerla con el fin de optimizar su fabricación con objeto de considerar su uso.

Consideramos que este proyecto puede aportar información importante en la fabricación y propiedades de las nanopartículas compuestas por Q y PECA. Obtendremos nanopartículas compuestas por núcleos de PECA y recubiertas con Q. Consideramos que PECA es capaz de asociarse espontáneamente con polisacáridos como el Q y dar como resultado un núcleo hidrofóbico recubierto por un polisacárido hidrofílico. Estos sistemas podrán contar con la combinación de características biactivas del PECA y/o las del Q y se pretende que sean inocuos y útiles como acarreadores coloidales de fármacos. PRIMER AÑO: 1.En este año como inicio del proyecto se pretende conocer muy a fondo a los sistemas nanoparticulados de PECA (Polietilcianoacrilato), Q (Quitosán) y sus combinaciones PECA-Q y Q-PECA, con el fin de establecer correlaciones de las propiedades fisicoquímicas de estos sistemas con su capacidad de producir efectos citotóxicos y genotóxicos en modelos biológicos. Además se busca mediante la optimización de las variables de proceso, tener metodologías controladas y reproducibles. 2.Se estandarizarán las metodologías de preparación de nanopartículas de PECA, Quitosán (Q), Q-PECA y PECA-Q. 3.Se realizarán diseños experimentales encaminados a la optimización en cuanto a tamaño y forma de las nanopartículas estudiadas y el efecto que pudieran tener variables de proceso como la temperatura, el pH, la velocidad de agitación, la cantidad de monómero, los tiempos de agitación y cantidad de tensoactivo. 4.Realizaremos las caracterizaciones fisicoquímicas de los sistemas estudiados en cuanto a tamaño de partícula por medio de dispersión de luz dinámica, potencial zeta por anemometría láser Doppler, morfología mediante SEM y TEM. 5.Se pretende terminar dos tesis de licenciatura en este periodo donde se estudie toda la parte tecnológica de la preparación de nanopartículas y el efecto de las variables de proceso. Así como la caracterización de dichos sistemas. 6.En la divulgación de los resultados, asistiremos al menos a un congreso nacional (XXI Congreso de Educación Química Farmacéutica Biológica ó Nanomex 2012) y al, Nanotech 2012 como parte de la difusión de la ciencia y dar a conocer nuestros avances y para establecer posibles redes de colaboración en nanociencias. SEGUNDO AÑO 1.Una vez estandarizados los métodos de fabricación de nanopartículas de PECA, Q, Q-PECA y PECA-Q, estudiaremos los efectos tóxicos de estos sistemas primeramente in vitro. 2.Se realizará la estandarización y montaje de metodologías in vitro de evaluación citotoxicológica en células D54 y HepG2 de los sistemas estudiados mediante ensayos de viabilidad celular (MTT), cuantificación de las especies reactivas al Ácido Tiobarbitúrico (TBARS), la cantidad intracelular de glutatión reducido y oxidado (GSH/GSSG) y de la actividad de glutatión peroxidasa (GPx) y glutatión S-transferasa (GST). 3.Se realizarán evaluaciones de la cinética de proliferación celular (CPC) en cultivos de linfocitos de sangre periférica y el índice mitótico (IM). 4.Se publicarán al menos dos artículos en revistas con arbitraje internacional de los hallazgos de los estudios de toxicidad in vitro de las nanopartículas estudiadas 5.Asistiremos al menos a un congreso nacional (Nanomex 2013) para presentar los avances de nuestro trabajo, como parte de la divulgación de la ciencia. 6.Participaremos en el congreso Euro Tox 2013 ó Congreso de la EMS (environmental mutation society) para presentar los avances de proyecto, como parte de la divulgación de la ciencia, y establecer redes de colaboración en nanotoxicología. 7.Se terminarán al menos dos tesis de licenciatura con los avances en la evaluación in vitro de los sistemas nanoparticulados estudiados. TERCER AÑO 1.En este año se realizará la evaluación citotóxica y genotóxica in vivo de las nanopartículas de PECA, Q, PECA-Q y Q-PECA, con el fin de tratar de encontrar posibles correlaciones in vivo-in vitro tomando en cuenta los resultados de los dos años anteriores. También se realizarán algunas pruebas de genotoxicidad complementarias in vitro pero en linfocitos de sangre humana. 2.Se realizará la evaluación genotóxica asociada a los sistemas estudiados in vivo (ratas wistar) mediante el estudio de la inducción de micronúcleos en eritrocitos policromáticos y normocrómicos (PCMN y NCMN) y el daño al DNA mediante ensayo cometa (EC) en tejidos de ratas expuestas de forma aguda a las nanopartículas. 3.Se estudiarán las alteraciones histopatológicas y patológicas en ratas Wistar asociadas a la exposición aguda por vía intravenosa de los sistemas estudiados. 4.Estimaremos parámetros bioquímicos de funcionamiento hepático y renal en las ratas expuestas cuantificando espectrofotométricamente lactato deshidrogenasa, aspartato aminotransferasa, alaninaminotransferasa, albúmina, proteínas totales, ácido úrico y creatinina. 5.También se realizará la evaluación de la capacidad genotóxica asociada a la exposición in vitro de los sistemas estudiados mediante el análisis de la capacidad aneuploidogénica de las nanopartículas en linfocitos de sangre humana con la técnica de hibridación fluorescente in situ (FISH) y con la cuantificación de aductos al DNA. 6.Para este momento podremos con todos los hallazgos encontrados, poder establecer relaciones in vitro-in vivo, además de conocer el efecto de las características fisicoquímicas de la nanopartículas sobre la toxicidad, lo que constituye una meta final muy desafiante y motivante. 7.Publicar al menos dos artículos científicos en revistas con arbitraje internacional con índice de impacto alto en el área. 8.Participar en uno o dos congresos internacionales (Euro Tox 2014 ó Congreso de la Sociedad de Toxicología Toxicología de Estados Unidos (SOT) 2014). 9.Concluir al menos dos tesis de licenciatura donde se muestren los resultados de las evaluaciones genotóxicas de los sistemas estudiados, la evaluación in vivo y la evaluación histopatológica. Los alumnos participantes en el proyecto podrán incorporarse a estudios de posgrado con el fin de ir formando recursos humanos en el área de la Nanotoxicología que en México aún no es suficiente.