Cholesterol and compressed CO2 a smart molecular building block and advantageous solvent to prepare stable self-assembled colloidal nanostructures

La fabricacion ascendente de nanoestructuras supramoleculares definidas es clave para el desarrollo de nuevos materiales funcionales basados en sistemas autoensamblados. En este marco, los liposomas son algunos de los nanoobjetos autoensamblados mas estudiados desde su descubrimiento fortuito en 1964. Estos sistemas se describen como vesiculas, formadas por fosfolipidos, compuestas de una o mas bicapas lipidicas concentricas que rodean compartimentos acuosos. Los liposomas estan ampliamente reconocidos como portadores farmaceuticos debido a su biocompatibilidad, biodegradabilidad y baja toxicidad. Actualmente estas nanoestructuras se utilizan en uso clinico para una variedad de indicaciones contra el cancer, enfermedades inflamatorias y dermatologicas, y en diversos tipos de vacunas. A pesar de su versatilidad y biocompatibilidad, el traslado a uso clinico de formulaciones liposomales esta obstaculizado por la tendencia a agregacion que tienen estos sistemas lipidicos autoensamblados y por su bajo grado de homogeneidad estructural, atributos criticos de calidad con un alto impacto en las propiedades farmacologicas. Los liposomas corresponden a estados metaestables cineticamente atrapados, que se forman por el aporte de energia externa a una fase lamelar plana (por ejemplo, sonicacion o filtracion mecanica). La estabilidad de estas estructuras esta cineticamente limitada debido a que sus componentes lipidicos son muy insolubles, y por lo tanto, las fase lamelar plana colapsada es el estado de equilibrio de la agregacion. Ademas, los liposomas sufren alteraciones quimicas y fisicas, que acortan su vida util y limitan, como consecuencia, la estabilidad y las condiciones de almacenamiento de los farmacos. Debido a estas condiciones especiales de preparacion y almacenamiento, junto con el elevado precio de los fosfolipidos, existe un gran interes en la busqueda de nuevos componentes que se autoensamblen en vesiculas estables y que cumplan los estandares de calidad requeridos en formulaciones farmaceuticas. El uso de surfactantes, como moleculas sustitutas mas economicas y mas estables que los fosfolipidos, ha surgido como una opcion muy interesante para la produccion industrial de los sistemas vesiculares en aplicaciones farmaceuticas y cosmeticas. Ademas, se ha demostrado que el uso de colesterol en muchas formulaciones vesiculares, ayuda a modular la fluidez de la bicapa, reducir las fugas y mejorar la eficiencia de encapsulacion (EE) de los farmacos. Por lo tanto, en la busqueda de nuevas formulaciones de vesiculas estables no liposomales, es muy interesante la formacion de vesiculas basadas en colesterol. En este marco, el grupo Nanomol descubrio la formacion de unas nuevas nanovesiculas utilizando mezclas acuosas de colesterol y bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB), un surfactante cationico. Esta formacion vesicular se logro mediante una tecnologia basada en fluidos comprimidos, el metodo DELOS-SUSP. Es importante destacar que ninguno de los componentes individuales que forman estas nuevas nanovesiculas se autoensamblan para formar estructuras vesiculares, ya que en agua los esteroles insolubles forman cristales y los surfactantes de amonio cuaternario forman micelas. En vista de la alta estabilidad que estas vesiculas supramoleculares basadas en colesterol mostraron, esta Tesis se ha dedicado al estudio profundo del fenomeno de autoensamblaje y del comportamiento de fases relacionado con estas nuevas nanoestructuras. Hemos reportado la capacidad de surfactantes ionicos y colesterol para autoensamblarse conjuntamente formando en medios acuosos bicapas cerradas, que hemos nombrado quatsomes. Hemos investigado estas nanovesiculas no liposomales a diferentes niveles, desde su formacion hasta sus aplicaciones. Ademas, hemos estudiado la formacion de otras estructuras supramoleculares basadas en colesterol, con morfologia no vesicular, por el proceso DELOS-SUSP. Por lo tanto, esta Tesis contribuye a mejorar el conocimiento de las organizaciones supramoleculares basadas en colesterol y demuestra el enorme potencial de las metodologias basadas en fluidos comprimidos para la produccion de nanoestructuras coloidales autoensambladas estables con un alto contenido de colesterol.