Nanopartículas lipídicas con capacidades de focalización
Autoría
A.O.
Máster Universitario en Química na Fronteira coa Bioloxía e a Ciencia de Materiais
A.O.
Máster Universitario en Química na Fronteira coa Bioloxía e a Ciencia de Materiais
Data da defensa
30.01.2026 09:00
30.01.2026 09:00
Resumo
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 (Titoría)
POLO TOBAJAS, ESTER Cotitoría
DEL PINO GONZALEZ DE LA HIGUERA, PABLO ALFONSO (Titoría)
POLO TOBAJAS, ESTER Cotitoría
Tribunal
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vogal)
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vogal)
Intermedios cumulénicos de rutenio para catálise bioortogonal
Autoría
L.P.P.
Máster Universitario en Química na Fronteira coa Bioloxía e a Ciencia de Materiais
L.P.P.
Máster Universitario en Química na Fronteira coa Bioloxía e a Ciencia de Materiais
Data da defensa
30.01.2026 09:00
30.01.2026 09:00
Resumo
O desenvolvemento de novas reaccións bioortogonais revolucionou as áreas da química sintética e biolóxica, dado o seu alto potencial para aplicación en campos como a biomedicina. Neste contexto, os complexos de metais de transición poden ser poderosos catalizadores dada a versatilidade mecanística que ofrecen. Especificamente, a introdución de especies como vinilidenos e alenilidenos metálicos en química bioortogonal aínda non se conseguiu, pero podería ser de interese para transferir novas reactividades neste campo. Neste Traballo de Fin de Máster, presentamos o desenvolvemento dunha síntese dun derivado de furano catalizada por rutenio, a partir dun precursor 3-butino-1,2-diol, en ambientes acuosos. Estudos mecanísticos permitiron propoñer que a reacción ten lugar a través de vinilidenos e alenilidenos de rutenio intermedios. Tamén realizamos experimentos preliminares para o seu traslado a medios máis bioloxicamente complexos. En particular, demostramos a eficiencia desta reacción a concentracións baixas, temperaturas suaves e en medios acuosos. Ademais, investigamos a súa tolerancia a biomoléculas e medios bioloxicamente relevantes. Tamén se probou preliminarmente a viabilidade desta transformación dentro de células mamíferas vivas (células HeLa) e bacterias (S. aureus e B. thuringiensis), observando o seu potencial para a síntese de furanos en ambientes biolóxicos. Finalmente, coa fin de investigar máis a fondo esta reactividade in vivo, sintetizamos unha sonda nova para a síntese dun furano fluorescente, que permitiría o seguemento da reacción en medios biolóxicos (p. ex. in cellulo) por microscopía de fluorescencia.
O desenvolvemento de novas reaccións bioortogonais revolucionou as áreas da química sintética e biolóxica, dado o seu alto potencial para aplicación en campos como a biomedicina. Neste contexto, os complexos de metais de transición poden ser poderosos catalizadores dada a versatilidade mecanística que ofrecen. Especificamente, a introdución de especies como vinilidenos e alenilidenos metálicos en química bioortogonal aínda non se conseguiu, pero podería ser de interese para transferir novas reactividades neste campo. Neste Traballo de Fin de Máster, presentamos o desenvolvemento dunha síntese dun derivado de furano catalizada por rutenio, a partir dun precursor 3-butino-1,2-diol, en ambientes acuosos. Estudos mecanísticos permitiron propoñer que a reacción ten lugar a través de vinilidenos e alenilidenos de rutenio intermedios. Tamén realizamos experimentos preliminares para o seu traslado a medios máis bioloxicamente complexos. En particular, demostramos a eficiencia desta reacción a concentracións baixas, temperaturas suaves e en medios acuosos. Ademais, investigamos a súa tolerancia a biomoléculas e medios bioloxicamente relevantes. Tamén se probou preliminarmente a viabilidade desta transformación dentro de células mamíferas vivas (células HeLa) e bacterias (S. aureus e B. thuringiensis), observando o seu potencial para a síntese de furanos en ambientes biolóxicos. Finalmente, coa fin de investigar máis a fondo esta reactividade in vivo, sintetizamos unha sonda nova para a síntese dun furano fluorescente, que permitiría o seguemento da reacción en medios biolóxicos (p. ex. in cellulo) por microscopía de fluorescencia.
Dirección
Mascareñas Cid, Jose Luis (Titoría)
Mascareñas Cid, Jose Luis (Titoría)
Tribunal
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vogal)
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vogal)
Autorreplicación autocatalítica de péptidos anfífilos mediante ligación química nativa
Autoría
B.O.T.
Máster Universitario en Química na Fronteira coa Bioloxía e a Ciencia de Materiais
B.O.T.
Máster Universitario en Química na Fronteira coa Bioloxía e a Ciencia de Materiais
Data da defensa
30.01.2026 09:00
30.01.2026 09:00
Resumo
Os anfífilos peptídicos (AP) son moléculas baseadas en péptidos formadas a partir da conxugación dunha secuencia peptídica e unha cola lipídica. Poden autoensamblarse en nanoestruturas ordenadas, como micelas, vesículas e nanofibras, e poden xerarse mediante distintas estratexias de ligación. Este proxecto céntrase en comprender a síntese in situ de AP autocatalíticos mediante a química da oxima, unha estratexia de ligación xa ben estudada, e transferir este coñecemento á ligación química nativa (NCL), unha estratexia de ligación biocompatible. Este proxecto levouse a cabo no CiQUS en dúas etapas, de abril a maio de 2025 e de setembro a decembro de 2025. En primeiro lugar, a reactividade de ambas as químicas e a capacidade de autoensamblaxe in situ das diferentes secuencias discútense mediante unha combinación de técnicas espectroscópicas, cromatográficas e microscópicas, o que suxire o gran impacto da química na formación de AP autocatalíticos in situ. Finalmente, estudouse a formación de 2 AP distintos en NCL, variando o tempo de reacción e os equivalentes da cola, mostrando a importancia da modulación destes 2 parámetros para a especie predominante de AP. En conclusión, este estudo proporciona información sobre o deseño lóxico dos AP a través dunha química máis biocompatible (NCL) para posibles aplicacións biomédicas como o deseño de AP sintetizados in situ e autoensamblados.
Os anfífilos peptídicos (AP) son moléculas baseadas en péptidos formadas a partir da conxugación dunha secuencia peptídica e unha cola lipídica. Poden autoensamblarse en nanoestruturas ordenadas, como micelas, vesículas e nanofibras, e poden xerarse mediante distintas estratexias de ligación. Este proxecto céntrase en comprender a síntese in situ de AP autocatalíticos mediante a química da oxima, unha estratexia de ligación xa ben estudada, e transferir este coñecemento á ligación química nativa (NCL), unha estratexia de ligación biocompatible. Este proxecto levouse a cabo no CiQUS en dúas etapas, de abril a maio de 2025 e de setembro a decembro de 2025. En primeiro lugar, a reactividade de ambas as químicas e a capacidade de autoensamblaxe in situ das diferentes secuencias discútense mediante unha combinación de técnicas espectroscópicas, cromatográficas e microscópicas, o que suxire o gran impacto da química na formación de AP autocatalíticos in situ. Finalmente, estudouse a formación de 2 AP distintos en NCL, variando o tempo de reacción e os equivalentes da cola, mostrando a importancia da modulación destes 2 parámetros para a especie predominante de AP. En conclusión, este estudo proporciona información sobre o deseño lóxico dos AP a través dunha química máis biocompatible (NCL) para posibles aplicacións biomédicas como o deseño de AP sintetizados in situ e autoensamblados.
Dirección
INSUA LOPEZ, IGNACIO (Titoría)
INSUA LOPEZ, IGNACIO (Titoría)
Tribunal
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vogal)
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vogal)
Estruturas Orgánicas Covalentes Semicondutoras baseadas en Radicais Neutros de Trioxotrianguleno
Autoría
S.T.P.
Máster Universitario en Química na Fronteira coa Bioloxía e a Ciencia de Materiais
S.T.P.
Máster Universitario en Química na Fronteira coa Bioloxía e a Ciencia de Materiais
Data da defensa
30.01.2026 09:00
30.01.2026 09:00
Resumo
Nos últimos anos, as redes orgánicas covalentes (COFs) xurdiron como materiais porosos cristalinos debido ás súas estruturas ben definidas, porosidade estable e axustabilidade química. Estes materiais constrúense a partir de monómeros orgánicos que se unen mediante fortes enlaces covalentes e poden ser deseñados de maneira racional, o que os converte en materiais de gran interese para aplicacións en catálise, electrónica e almacenamento electroquímico de enerxía, entre outras. Porén, o seu uso en electrónica e almacenamento de enerxía adoita verse limitado pola súa baixa condutividade eléctrica. Neste contexto, a incorporación de monómeros radicais con actividade redox e condutividade eléctrica nas estruturas dos COFs atraeu crecente atención como posible solución para superar esta limitación. Os derivados do radical neutro trioxotrianguleno (TOT) resultan especialmente prometedores para este fin debido á súa elevada estabilidade, á presenza de múltiples estados redox accesibles e á súa capacidade para deslocalizar electróns desapareados ao longo de sistemas pi-conxugados, favorecendo así unha alta condutividade eléctrica. Neste traballo de fin de mestrado, sintetizáronse e caracterizáronse dous COFs radicalarios isoreticulares que incorporan monómeros baseados no TOT, demostrando que é posible conservar as súas propiedades redox-activas, condutoras e magnéticas dentro dunha rede covalente. Os COFs sintetizados foron caracterizados mediante múltiples técnicas espectroscópicas co obxectivo de elucidar a súa estrutura, composición química e propiedades físicas. Este traballo abre o camiño ao deseño de COFs condutores baseados en radicais orgánicos neutros para aplicacións en almacenamento de enerxía e espintrónica.
Nos últimos anos, as redes orgánicas covalentes (COFs) xurdiron como materiais porosos cristalinos debido ás súas estruturas ben definidas, porosidade estable e axustabilidade química. Estes materiais constrúense a partir de monómeros orgánicos que se unen mediante fortes enlaces covalentes e poden ser deseñados de maneira racional, o que os converte en materiais de gran interese para aplicacións en catálise, electrónica e almacenamento electroquímico de enerxía, entre outras. Porén, o seu uso en electrónica e almacenamento de enerxía adoita verse limitado pola súa baixa condutividade eléctrica. Neste contexto, a incorporación de monómeros radicais con actividade redox e condutividade eléctrica nas estruturas dos COFs atraeu crecente atención como posible solución para superar esta limitación. Os derivados do radical neutro trioxotrianguleno (TOT) resultan especialmente prometedores para este fin debido á súa elevada estabilidade, á presenza de múltiples estados redox accesibles e á súa capacidade para deslocalizar electróns desapareados ao longo de sistemas pi-conxugados, favorecendo así unha alta condutividade eléctrica. Neste traballo de fin de mestrado, sintetizáronse e caracterizáronse dous COFs radicalarios isoreticulares que incorporan monómeros baseados no TOT, demostrando que é posible conservar as súas propiedades redox-activas, condutoras e magnéticas dentro dunha rede covalente. Os COFs sintetizados foron caracterizados mediante múltiples técnicas espectroscópicas co obxectivo de elucidar a súa estrutura, composición química e propiedades físicas. Este traballo abre o camiño ao deseño de COFs condutores baseados en radicais orgánicos neutros para aplicacións en almacenamento de enerxía e espintrónica.
Dirección
Souto Salom, Manuel (Titoría)
Souto Salom, Manuel (Titoría)
Tribunal
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vogal)
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vogal)
Modificación con Luz das Propiedades de Nanotubos Peptídicos Supramoleculares
Autoría
M.V.R.
Máster Universitario en Química na Fronteira coa Bioloxía e a Ciencia de Materiais
M.V.R.
Máster Universitario en Química na Fronteira coa Bioloxía e a Ciencia de Materiais
Data da defensa
30.01.2026 09:00
30.01.2026 09:00
Resumo
No presente traballo preténdese desenvolver novas propiedades de nanotubos peptídicos supramoleculares grazas ao uso da luz. Neste caso estudáronse dous sistemas supramoleculares diferentes. No primeiro incorporouse un aminoácido beta insaturado na estrutura dun ciclopéptido anfipático. Isto permite controlar a isomerización do doble enlace na estructura usando luz, transicionando dende unha conformación plegada que impide a autoensamblaxe a unha xeometría plana dos ciclopéptidos que favorece a formación de nanotubos. Deste xeito preténdese controlar a ensamblaxe/desensamblaxe das estruturas supramoleculares , o que potencialmente permitiranos controlar a súa actividade biolóxica. No segundo sistema supramolecular catro ciclopéptidos foron anclados a un núcleo con actividade electroquímica. Controlando a ensamblaxe con cambios no pH esta actividade modúlase, o que abre a porta ao uso de luz como método de control destes sistemas con potencial capacidade de almacenamiento enerxético.
No presente traballo preténdese desenvolver novas propiedades de nanotubos peptídicos supramoleculares grazas ao uso da luz. Neste caso estudáronse dous sistemas supramoleculares diferentes. No primeiro incorporouse un aminoácido beta insaturado na estrutura dun ciclopéptido anfipático. Isto permite controlar a isomerización do doble enlace na estructura usando luz, transicionando dende unha conformación plegada que impide a autoensamblaxe a unha xeometría plana dos ciclopéptidos que favorece a formación de nanotubos. Deste xeito preténdese controlar a ensamblaxe/desensamblaxe das estruturas supramoleculares , o que potencialmente permitiranos controlar a súa actividade biolóxica. No segundo sistema supramolecular catro ciclopéptidos foron anclados a un núcleo con actividade electroquímica. Controlando a ensamblaxe con cambios no pH esta actividade modúlase, o que abre a porta ao uso de luz como método de control destes sistemas con potencial capacidade de almacenamiento enerxético.
Dirección
Granja Guillán, Juan Ramón (Titoría)
Granja Guillán, Juan Ramón (Titoría)
Tribunal
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vogal)
Pérez Meirás, María Dolores (Presidente/a)
POLO TOBAJAS, ESTER (Secretario/a)
LAZZARI , MASSIMO (Vogal)