[ca] En els darrers anys, les nanopartícules de sílice mesoporosa s'han estudiat àmpliament en nanomedicina com a nanovehicles amb fins diagnòstics i terapèutics. No obstant això, la major part d'aquests estudis s'han centrat en partícules esfèriques, mentre que l'efecte de la forma de les partícules en la toxicitat, la captació cel·lular i la seva biodistribució s'ha estudiat de forma més marginal. La nostra hipótesi de partida és que nanomaterials mesoporosos de sílice en forma de rods podrien presentar una elevada acumulació en el fetge i ser d'utilitat en patologies hepàtiques. En particular, pel diagnòstic i tractament precoç de la malaltia del fetge gras no alcohòlic (NAFLD, segons les seves sigles en anglès), una malaltia amb una prevalença global alta i en constant augment. En aquesta tesi, he sintetitzat i caracteritzat exhaustivament rods de sílice mesoporosa de mida ben definida i amb dues relacions d'aspecte. Els rods poden dotar-se de càrregues superficials diferents, vàries funcionalitats i tenen una potencial capacitat terapèutica. He estudiat la seva la toxicitat, captació cel·lular i biodistribució utilitzant models in vitro i in vivo. He pogut confirmar la seva aplicabilitat com a agents de contrast en dues tècniques d'imatge mèdiques i la seva alta acumulació en el fetge. La tesi comença amb una discussió de l'estat de l'art sobre l'ús de partícules de sílice mesoporosa en biomedicina i d'estudis recents sobre l'efecte de la forma de les partícules en l'efectivitat dels nanovehícles de sílice, així com de les estratègies actuals de diagnòstic i tractament de la NAFLD. La part experimental comença amb la síntesi de rods de sílice i la seva caracterització. A continuació, exploro estratègies per carregar els rods amb diferents espècies químiques, caracteritzant el material en termes d'eficiència de càrrega, estructura cristal·logràfica, composició química i propietats magnètiques. Els rods es van funcionalitzar sintetitzant nanopartícules a l'interior dels porus de la sílice. En particular, he abordat la síntesi de nanopartícules magnètiques de gamma-Fe2O3 com a agents de contrast per ressonància magnètica. Altres estratègies de funcionalització inclouen la síntesi de ceria com un potencial agent terapèutic i assajos per a la incorporació d'agents de contrast de tomografia computeritzada i ultrasonografia en els rods de sílice. També es descriu l'ús dels rods com nanomotors catalítics autopropulsats. En la part següent de la tesi, descric la funcionalització de la superfície de la sílice amb grups amina que doten els rods de càrrega superficial positiva i faciliten l'ancoratge de fluoròfors de diferents longituds d'ona d'emissió (fluorescamina i cianina 5). A aquesta part, li segueix l'anàlisi de la toxicitat, absorció i biodistribució in vitro i in vivo dels rods de sílice. La toxicitat s'avalua mitjançant estudis de viabilitat realitzats en cèl·lules hepàtiques de peix zebra i humanes, així com mitjançant estudis in vivo en larves de peix zebra i rosegadors. També s'estudia la captació dels rods per cèl·lules hepàtiques in vitro i la seva biodistribució en diferents òrgans in vivo. La tesi finalitza amb unes conclusions generals i propostes sobre possibles direccions futures d'aquest treball.

[es] En los últimos años, las nanopartículas de sílice mesoporosa han sido ampliamente estudiadas para su uso como nanovehículos con fines diagnósticos y terapéuticos. Sin embargo, la mayor parte de estos estudios se han centrado en el uso de partículas esféricas, mientras que el efecto de la forma de las partículas sobre la toxicidad, la captación celular y la biodistribución se ha investigado de una forma más marginal. Nuestra hipótesis de partida ha sido que los nanomateriales de sílice mesoporosa con morfología en forma de rods podrían presentar una elevada acumulación en el hígado y ser de utilidad en patologías hepáticas. En particular, para el diagnóstico o tratamiento precoz de la enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD, según las siglas en inglés), una enfermedad con una alta prevalencia global y en constante aumento. En esta tesis, he sintetizado y caracterizado exhaustivamente rods de sílice mesoporosa de tamaños bien definidos y con dos relaciones de aspecto distintas. Además, los rods se han funcionalizado para obtener diferentes cargas superficiales, varias funcionalidades y una potencial capacidad terapéutica. He estudiado su toxicidad, captación celular y su biodistribución utilizando modelos in vitro e in vivo y he podido confirmar su potencial como agentes de contraste para dos técnicas de imagen, así como su alta acumulación en el hígado. La tesis comienza con una discusión del estado del arte sobre el uso de las partículas de sílice mesoporosa en biomedicina, de estudios muy recientes sobre el efecto de la forma de las partículas en el rendimiento de los nanovehículos de sílice, así como de las estrategias actuales de diagnóstico y tratamiento de la NAFLD. Después, me centro en la síntesis de rods de sílice y su caracterización. A continuación, exploro estrategias para cargar los rods de sílice con diferentes especies químicas, caracterizando el material en términos de eficiencia de carga, estructura cristalográfica, composición química y propiedades magnéticas. Para ello, los rods se funcionalizaron sintetizando nanopartículas en el interior de los poros de sílice. En particular, se aborda la síntesis de nanopartículas magnéticas de gamma-Fe2O3 como agentes de contraste de resonancia magnética. Otras estrategias de funcionalización incluyen la síntesis de ceria como un potencial agente terapéutico y ensayos respecto a la incorporación de agentes de contraste de tomografía computerizada y ultrasonografía en los rods de sílice. También se describe el uso de los rods como nanomotores catalíticos autopropulsados. En la siguiente parte de la tesis, describo la funcionalización de la superficie de sílice con grupos amina que dotan los rods de carga superficial positiva y facilitan el anclaje de fluoróforos con diferentes longitudes de onda de emisión (fluorescamina, cianina 5) para sus aplicaciones en imagen óptica. A esta parte le sigue el análisis de la toxicidad, absorción y biodistribución in vitro e in vivo de los rods de sílice. La toxicidad se evalúa mediante estudios de viabilidad realizados en células hepáticas de pez cebra y humanas, así como mediante estudios in vivo en larvas de pez cebra y roedores. También se estudia la captación de los rods por células hepáticas in vitro y su biodistribución en diferentes órganos in vivo. La tesis finaliza con las conclusiones generales y sugerencias sobre posibles direcciones de trabajo futuro.