Nanopartículas lipídicas con capacidad de focalización
Autoría
A.O.
Máster Universitario en Química en la Frontera con la Biología y la Ciencia de Materiales
A.O.
Máster Universitario en Química en la Frontera con la Biología y la Ciencia de Materiales
Fecha de la defensa
30.01.2026 09:00
30.01.2026 09:00
Resumen
Lipid nanoparticles (LNPs) are a clinically validated platform for nucleic acid delivery, yet their lack of inherent cell-type specificity remains a major limitation for targeted cancer therapy. Conventional LNP formulations tend to undergo broad cellular internalization via generic endocytic pathways, resulting in uptake by both cancerous and non-cancerous cells. This study explored a biomimetic strategy to modulate LNP-cell interactions through the incorporation of membrane proteins derived from lung cancer cells, with the objective of assessing whether such modification could influence nanoparticle selectivity without compromising physicochemical stability or biocompatibility. Lipid Nanoparticles formulated with the SC8 ionizable lipid were used as the nanoparticle platform due to their favorable stability and delivery characteristics. Membrane proteins extracted from A549 human lung adenocarcinoma cells were incorporated into SC8 LNPs using two functionalization strategies: in situ incorporation during nanoparticle assembly (pre-formulation) and adsorption onto pre-formed nanoparticles (post-formulation). These approaches were compared to evaluate their effects on LNP properties, membrane protein retention, cellular uptake, and cytotoxicity. Physicochemical characterization using dynamic light scattering (DLS) and nanoparticle tracking analysis (NTA) demonstrated that all formulations formed stable, nanoscale particles with PDIs within the range suitable for cellular uptake. Pre-formulation membrane protein incorporation resulted in slightly increased size heterogeneity and more pronounced surface charge alterations, whereas post-formulation modification preserved a more uniform nanoparticle profile. Particle concentration measurements confirmed that membrane protein functionalization did not adversely affect nanoparticle yield or colloidal stability. Quantitative and qualitative protein analysis confirmed the successful association of membrane proteins with SC8 LNPs using both strategies, with higher protein retention observed for post-formulation modification. All formulations exhibited strong and quantifiable intrinsic fluorescence, enabling reliable comparison in subsequent uptake studies. Cellular uptake was evaluated in A549 lung cancer cells and MRC-5 normal lung fibroblasts. In A549 cells, LNP uptake was largely preserved across all formulations, with only a modest enhancement observed for post-formulation membrane-functionalized LNPs at prolonged incubation. In contrast, pre and post-membrane protein functionalization produced a statistically significant but small reduction in uptake by MRC-5 fibroblasts at specific time points. This indicates partial modulation of non-specific internalization rather than robust exclusion of off-target cells. The magnitude of this effect was limited and did not constitute strong active targeting. Cytotoxicity assessment using the MTT assay demonstrated that both unmodified and membrane-functionalized SC8 LNPs were well tolerated, with no significant reduction in cell viability observed. Overall, these results demonstrate that membrane protein functionalization of SC8 LNPs is technically feasible and preserves nanoparticle stability and biocompatibility. Although robust homotypic targeting was not achieved, the ability to selectively modulate non-specific uptake by normal fibroblasts demonstrates that biomimetic surface engineering can meaningfully influence cellular uptake. This work provides a mechanistic foundation for the further optimization of membrane protein-based targeting strategies for nanotherapeutic applications.
Lipid nanoparticles (LNPs) are a clinically validated platform for nucleic acid delivery, yet their lack of inherent cell-type specificity remains a major limitation for targeted cancer therapy. Conventional LNP formulations tend to undergo broad cellular internalization via generic endocytic pathways, resulting in uptake by both cancerous and non-cancerous cells. This study explored a biomimetic strategy to modulate LNP-cell interactions through the incorporation of membrane proteins derived from lung cancer cells, with the objective of assessing whether such modification could influence nanoparticle selectivity without compromising physicochemical stability or biocompatibility. Lipid Nanoparticles formulated with the SC8 ionizable lipid were used as the nanoparticle platform due to their favorable stability and delivery characteristics. Membrane proteins extracted from A549 human lung adenocarcinoma cells were incorporated into SC8 LNPs using two functionalization strategies: in situ incorporation during nanoparticle assembly (pre-formulation) and adsorption onto pre-formed nanoparticles (post-formulation). These approaches were compared to evaluate their effects on LNP properties, membrane protein retention, cellular uptake, and cytotoxicity. Physicochemical characterization using dynamic light scattering (DLS) and nanoparticle tracking analysis (NTA) demonstrated that all formulations formed stable, nanoscale particles with PDIs within the range suitable for cellular uptake. Pre-formulation membrane protein incorporation resulted in slightly increased size heterogeneity and more pronounced surface charge alterations, whereas post-formulation modification preserved a more uniform nanoparticle profile. Particle concentration measurements confirmed that membrane protein functionalization did not adversely affect nanoparticle yield or colloidal stability. Quantitative and qualitative protein analysis confirmed the successful association of membrane proteins with SC8 LNPs using both strategies, with higher protein retention observed for post-formulation modification. All formulations exhibited strong and quantifiable intrinsic fluorescence, enabling reliable comparison in subsequent uptake studies. Cellular uptake was evaluated in A549 lung cancer cells and MRC-5 normal lung fibroblasts. In A549 cells, LNP uptake was largely preserved across all formulations, with only a modest enhancement observed for post-formulation membrane-functionalized LNPs at prolonged incubation. In contrast, pre and post-membrane protein functionalization produced a statistically significant but small reduction in uptake by MRC-5 fibroblasts at specific time points. This indicates partial modulation of non-specific internalization rather than robust exclusion of off-target cells. The magnitude of this effect was limited and did not constitute strong active targeting. Cytotoxicity assessment using the MTT assay demonstrated that both unmodified and membrane-functionalized SC8 LNPs were well tolerated, with no significant reduction in cell viability observed. Overall, these results demonstrate that membrane protein functionalization of SC8 LNPs is technically feasible and preserves nanoparticle stability and biocompatibility. Although robust homotypic targeting was not achieved, the ability to selectively modulate non-specific uptake by normal fibroblasts demonstrates that biomimetic surface engineering can meaningfully influence cellular uptake. This work provides a mechanistic foundation for the further optimization of membrane protein-based targeting strategies for nanotherapeutic applications.
Dirección
DEL PINO GONZALEZ DE LA HIGUERA, PABLO ALFONSO (Tutoría)
POLO TOBAJAS, ESTER Cotutoría
DEL PINO GONZALEZ DE LA HIGUERA, PABLO ALFONSO (Tutoría)
POLO TOBAJAS, ESTER Cotutoría
Tribunal
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vocal)
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vocal)
Intermedios cumulénicos de rutenio para catálisis bioortogonal
Autoría
L.P.P.
Máster Universitario en Química en la Frontera con la Biología y la Ciencia de Materiales
L.P.P.
Máster Universitario en Química en la Frontera con la Biología y la Ciencia de Materiales
Fecha de la defensa
30.01.2026 09:00
30.01.2026 09:00
Resumen
El desarrollo de nuevas reacciones bioortogonales ha revolucionado las áreas de la química sintética y biológica, dado su alto potencial para aplicaciones en campos como la biomedicina. En este contexto, los complejos de metales de transición pueden ser poderosos catalizadores dada la versatilidad mecanística que ofrecen. Específicamente, la introducción de especies como vinilidenos y alenilidenos metálicos en química bioortogonal aún no se consiguió, pero podría ser de interés para transferir nuevas reactividades en este campo. En este Trabajo de Fin de Máster, presentamos el desarrollo de una síntesis de un derivado de furano catalizada por rutenio, a partir de un precursor 3-butino-1,2-diol, en ambientes acuosos. Estudios mecanísticos han permitido proponer que la reacción tiene lugar a través de vinilidenos y alenilidenos de rutenio intermedios. También hemos realizado experimentos preliminares para su traslado a medios más biológicamente complejos. En particular, hemos demostrado la eficiencia de esta reacción a concentraciones bajas, temperaturas suaves y en medios acuosos. Además, hemos investigado su tolerancia a biomoléculas y medios biológicamente relevantes. También se ha probado preliminarmente la viabilidad de esta transformación dentro de células mamíferas vivas (células HeLa) y bacterias (S. aureus y B. thuringiensis), observando su potencial para la síntesis de furanos en ambientes biológicos. Finalmente, con el fin de investigar más a fondo esta reactividad in vivo, sintetizamos una sonda nueva para la síntesis de un furano fluorescente, que permitiría el seguimiento de la reacción en medios biológicos (p. ej. in cellulo) por microscopía de fluorescencia.
El desarrollo de nuevas reacciones bioortogonales ha revolucionado las áreas de la química sintética y biológica, dado su alto potencial para aplicaciones en campos como la biomedicina. En este contexto, los complejos de metales de transición pueden ser poderosos catalizadores dada la versatilidad mecanística que ofrecen. Específicamente, la introducción de especies como vinilidenos y alenilidenos metálicos en química bioortogonal aún no se consiguió, pero podría ser de interés para transferir nuevas reactividades en este campo. En este Trabajo de Fin de Máster, presentamos el desarrollo de una síntesis de un derivado de furano catalizada por rutenio, a partir de un precursor 3-butino-1,2-diol, en ambientes acuosos. Estudios mecanísticos han permitido proponer que la reacción tiene lugar a través de vinilidenos y alenilidenos de rutenio intermedios. También hemos realizado experimentos preliminares para su traslado a medios más biológicamente complejos. En particular, hemos demostrado la eficiencia de esta reacción a concentraciones bajas, temperaturas suaves y en medios acuosos. Además, hemos investigado su tolerancia a biomoléculas y medios biológicamente relevantes. También se ha probado preliminarmente la viabilidad de esta transformación dentro de células mamíferas vivas (células HeLa) y bacterias (S. aureus y B. thuringiensis), observando su potencial para la síntesis de furanos en ambientes biológicos. Finalmente, con el fin de investigar más a fondo esta reactividad in vivo, sintetizamos una sonda nueva para la síntesis de un furano fluorescente, que permitiría el seguimiento de la reacción en medios biológicos (p. ej. in cellulo) por microscopía de fluorescencia.
Dirección
Mascareñas Cid, Jose Luis (Tutoría)
Mascareñas Cid, Jose Luis (Tutoría)
Tribunal
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vocal)
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vocal)
Autorreplicación autocatalítica de anfifilos peptídicos mediante ligadura química nativa
Autoría
B.O.T.
Máster Universitario en Química en la Frontera con la Biología y la Ciencia de Materiales
B.O.T.
Máster Universitario en Química en la Frontera con la Biología y la Ciencia de Materiales
Fecha de la defensa
30.01.2026 09:00
30.01.2026 09:00
Resumen
Los anfífilos peptídicos (AP) son moléculas peptídicas formadas por la conjugación de una secuencia peptídica y una cola lipídica. Pueden autoensamblarse en nanoestructuras ordenadas, como micelas, vesículas y nanofibras, y generarse mediante distintas estrategias de ligadura. Este proyecto se centra en comprender la síntesis in situ de AP autocatalíticos mediante la química de oximas, una estrategia de ligadura ya bien estudiada, y en transferir este conocimiento a la ligadura química nativa (NCL), una estrategia de ligadura biocompatible. Este proyecto se llevó a cabo en el CiQUS en dos etapas: de abril a mayo de 2025 y de septiembre a diciembre de 2025. En primer lugar, se analiza la reactividad de ambas químicas y la capacidad de autoensamblaje in situ de las diferentes secuencias mediante una combinación de técnicas espectroscópicas, cromatográficas y microscópicas, lo que sugiere el gran impacto de la química en la formación in situ de AP autocatalíticos. Finalmente, se estudió la formación de dos PA distintos en NCL, variando el tiempo de reacción y los equivalentes de la cola, lo que demuestra la importancia de la modulación de estos dos parámetros para la especie predominante de PA. En conclusión, este estudio proporciona información sobre el diseño racional de PA mediante una química más biocompatible (NCL) para posibles aplicaciones biomédicas, como el diseño de PA sintetizados y autoensamblados in situ.
Los anfífilos peptídicos (AP) son moléculas peptídicas formadas por la conjugación de una secuencia peptídica y una cola lipídica. Pueden autoensamblarse en nanoestructuras ordenadas, como micelas, vesículas y nanofibras, y generarse mediante distintas estrategias de ligadura. Este proyecto se centra en comprender la síntesis in situ de AP autocatalíticos mediante la química de oximas, una estrategia de ligadura ya bien estudiada, y en transferir este conocimiento a la ligadura química nativa (NCL), una estrategia de ligadura biocompatible. Este proyecto se llevó a cabo en el CiQUS en dos etapas: de abril a mayo de 2025 y de septiembre a diciembre de 2025. En primer lugar, se analiza la reactividad de ambas químicas y la capacidad de autoensamblaje in situ de las diferentes secuencias mediante una combinación de técnicas espectroscópicas, cromatográficas y microscópicas, lo que sugiere el gran impacto de la química en la formación in situ de AP autocatalíticos. Finalmente, se estudió la formación de dos PA distintos en NCL, variando el tiempo de reacción y los equivalentes de la cola, lo que demuestra la importancia de la modulación de estos dos parámetros para la especie predominante de PA. En conclusión, este estudio proporciona información sobre el diseño racional de PA mediante una química más biocompatible (NCL) para posibles aplicaciones biomédicas, como el diseño de PA sintetizados y autoensamblados in situ.
Dirección
INSUA LOPEZ, IGNACIO (Tutoría)
INSUA LOPEZ, IGNACIO (Tutoría)
Tribunal
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vocal)
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vocal)
Estruturas Orgánicas Covalentes Semiconductoras basadas en Radicales Neutros de Trioxotrianguleno
Autoría
S.T.P.
Máster Universitario en Química en la Frontera con la Biología y la Ciencia de Materiales
S.T.P.
Máster Universitario en Química en la Frontera con la Biología y la Ciencia de Materiales
Fecha de la defensa
30.01.2026 09:00
30.01.2026 09:00
Resumen
En los últimos años, las redes orgánicas covalentes (COFs) emergen como materiales porosos cristalinos debido a sus estructuras bien definidas, porosidad estable y ajustabilidad química. Estos materiales se construyen a partir de monómeros orgánicos que se unen mediante fuertes enlaces covalentes y pueden diseñarse de manera racional, lo que los convierte en materiales de gran interés para aplicaciones en catálisis, electrónica y almacenamiento electroquímico de energía, entre otras. Sin embargo, su uso en electrónica y almacenamiento de energía suele verse limitado por su baja conductividad eléctrica. En este contexto, la incorporación de monómeros radicales con actividad redox y conductividad eléctrica en las estructuras de los COFs ha atraído creciente atención como una posible solución para superar esta limitación. Los derivados del radical neutro trioxotrianguleno (TOT) resultan especialmente prometedores para este propósito debido a su elevada estabilidad, la presencia de múltiples estados redox accesibles y su capacidad para deslocalizar electrones desapareados a lo largo de sistemas pi-conjugados, favoreciendo así una alta conductividad eléctrica. En este trabajo de fin de máster, se sintetizaron y caracterizaron dos COFs radicalarios isoreticulares que incorporan monómeros derivados del TOT, demostrando que es posible conservar sus propiedades redox-activas, conductoras y magnéticas dentro de una red covalente. Los COFs sintetizados fueron caracterizados mediante múltiples técnicas espectroscópicas con el fin de dilucidar su estructura, composición química y propiedades físicas. Este trabajo abre el camino al diseño de COFs conductores basados en radicales orgánicos neutros para aplicaciones en almacenamiento de energía y espintrónica.
En los últimos años, las redes orgánicas covalentes (COFs) emergen como materiales porosos cristalinos debido a sus estructuras bien definidas, porosidad estable y ajustabilidad química. Estos materiales se construyen a partir de monómeros orgánicos que se unen mediante fuertes enlaces covalentes y pueden diseñarse de manera racional, lo que los convierte en materiales de gran interés para aplicaciones en catálisis, electrónica y almacenamiento electroquímico de energía, entre otras. Sin embargo, su uso en electrónica y almacenamiento de energía suele verse limitado por su baja conductividad eléctrica. En este contexto, la incorporación de monómeros radicales con actividad redox y conductividad eléctrica en las estructuras de los COFs ha atraído creciente atención como una posible solución para superar esta limitación. Los derivados del radical neutro trioxotrianguleno (TOT) resultan especialmente prometedores para este propósito debido a su elevada estabilidad, la presencia de múltiples estados redox accesibles y su capacidad para deslocalizar electrones desapareados a lo largo de sistemas pi-conjugados, favoreciendo así una alta conductividad eléctrica. En este trabajo de fin de máster, se sintetizaron y caracterizaron dos COFs radicalarios isoreticulares que incorporan monómeros derivados del TOT, demostrando que es posible conservar sus propiedades redox-activas, conductoras y magnéticas dentro de una red covalente. Los COFs sintetizados fueron caracterizados mediante múltiples técnicas espectroscópicas con el fin de dilucidar su estructura, composición química y propiedades físicas. Este trabajo abre el camino al diseño de COFs conductores basados en radicales orgánicos neutros para aplicaciones en almacenamiento de energía y espintrónica.
Dirección
Souto Salom, Manuel (Tutoría)
Souto Salom, Manuel (Tutoría)
Tribunal
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vocal)
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vocal)
Modificación con Luz de las Propiedades de Nanotubos Peptídicos Supramoleculares
Autoría
M.V.R.
Máster Universitario en Química en la Frontera con la Biología y la Ciencia de Materiales
M.V.R.
Máster Universitario en Química en la Frontera con la Biología y la Ciencia de Materiales
Fecha de la defensa
30.01.2026 09:00
30.01.2026 09:00
Resumen
En el presente trabajo se pretende desarrollar nuevas propiedades de nanotubos peptídicos supramoleculares gracias al uso da luz. En este caso se estudiaron dos sistemas supramoleculares diferentes. En el primero se ha incorporado un aminoácido beta insaturado en la estructura de un ciclopéptido anfipático. Esto permite controlar la isomerización del doble enlace en la estructura usando luz, transicionando desde una conformación plegada que impide el autoensamblaje a una geometría plana de los ciclopéptidos que favorece la formación de nanotubos. De esta forma se pretende controlar el ensamblaje/desensamblaje de las estructuras supramoleculares , lo que potencialmente nos permitirá controlar su actividad biológica. En el segundo sistema supramolecular cuatro ciclopéptidos fueron anclados a un núcleo con actividad electroquímica. Controlando el ensamblaje con cambios en el pH esta actividad se modula, lo que abre a puerta al uso de luz como método de control de estos sistemas con potencial capacidad de almacenamiento energético.
En el presente trabajo se pretende desarrollar nuevas propiedades de nanotubos peptídicos supramoleculares gracias al uso da luz. En este caso se estudiaron dos sistemas supramoleculares diferentes. En el primero se ha incorporado un aminoácido beta insaturado en la estructura de un ciclopéptido anfipático. Esto permite controlar la isomerización del doble enlace en la estructura usando luz, transicionando desde una conformación plegada que impide el autoensamblaje a una geometría plana de los ciclopéptidos que favorece la formación de nanotubos. De esta forma se pretende controlar el ensamblaje/desensamblaje de las estructuras supramoleculares , lo que potencialmente nos permitirá controlar su actividad biológica. En el segundo sistema supramolecular cuatro ciclopéptidos fueron anclados a un núcleo con actividad electroquímica. Controlando el ensamblaje con cambios en el pH esta actividad se modula, lo que abre a puerta al uso de luz como método de control de estos sistemas con potencial capacidad de almacenamiento energético.
Dirección
Granja Guillán, Juan Ramón (Tutoría)
Granja Guillán, Juan Ramón (Tutoría)
Tribunal
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vocal)
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vocal)