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Blanca Suárez - Nanotecnología, un nuevo reto para la toxicología

  1. 1. NANOTECNOLOGÍA, UN NUEVO RETO PARA LA TOXICOLOGÍA Blanca Suarez GAIKER IK4 GAIKER-IK4 (suarez@gaiker.es) © 2011 GAIKER-IK4. Prohibida la utilización inadecuada o modificación de estos datos ,así como la reproducción total o parcial sin citar la fuente17/01/2012 |1|
  2. 2. El Centro tecnológico Nacimos para innovar y NUESTRA VISIÓN es ser referente, con proyección internacional, y proveedores de conocimiento tecnológico. N l Nuestras claves Un proyecto con el compromiso de todas las personas Una apuesta decidida por la innovación tecnológica Una integración de tecnologías internas y externas Una estrategia centrada en nuestros grupos de interés Una gestión basada en la mejora continua17/01/2012 |2|
  3. 3. El Centro tecnológico Impacto Empresarial Excelencia Científico Tecnológica Ingresos totales 11,11 M€ Publicaciones-Comunicaciones Facturación Empresas 49% • Artículos ISI 7 Patentes (2009) • Libros publicados 1 • Concedidas 1 • Comunicaciones congresos 22 • Solicitadas 2 • Jornadas organizadas 4 Tesis doctorales Nº Empresas 243 Personas transf. empresas 4 • En curso 7 Proyectos I+D+i Bajo Contrato I+D bajo contrato 4,38 M€ Proyectos VII Programa Marco Servicios de innovación 0,54 M€ Retorno económico GAIKER 4,69 M€ Ensayos /Certificación y Explotación de resultados Número en los que participa 15 E+C para empresas 0,19 M€ Proyectos liderados 1 Explotación de resultados p 0,53 M€ , *Datos previos a la auditoria17/01/2012 |3|
  4. 4. El Centro tecnológico 8 Centros tecnológicos Concentración de conocimiento 1 Proyecto común 1.350 personas > excelencia científica y tecnológica 94 M€ I+D (2010) para nuestros clientes17/01/2012 |4|
  5. 5. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Áreas de Conocimiento BIOTECNOLOGÍA MEDIO AMBIENTE Y RECICLADO PLÁSTICOS Y COMPOSITES Nov-0917/01/2012 |5|
  6. 6. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Logros y Reconocimientos “GESTIÓN DE LA GESTIÓN CALIDAD”17/01/2012 |6|
  7. 7. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA NANOTECNOLOGIA, UN NUEVO RETO PARA LA TOXICOLOGIA •Antecedentes •Nanotoxicología, estado actual Nanotoxicología, •Actividad de Gaiker en nanotoxicología17/01/2012 |7|
  8. 8. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Nanoformulaciones Definición – No existe consenso sobre el tamaño mínimo a máximo de una nanopartícula, aunque la mayoría de autores restringen su tamaño a 1-100 nm. Tamaño Número Area de superficie 1 cm 1 6 cm2 1 mm 1000 60 cm2 1 um 10^12 6000 cm2 1 nm 10 21 10^21 60.000.000 60 000 000 cm2 Mayor área de superficie > reactividad > contacto con células y tejidos17/01/2012 |8|
  9. 9. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Nanoformulaciones Nanopartículas. Clasificación. 3 categorías: -NP de origen natural: Algunas de origen biológico (virus, bacterias), origen mineral o medioambiental (polvo de arena del desierto, nieblas y humos de actividad volcánica o fuegos f e os forestales) -NP generadas por actividad humana: A) De forma involuntaria: Procesos industriales (pirolisis a la llama del negro de carbono), procesos de combustión (diesel carbón….), procesos domésticos (barbacoas, humos de (diesel, carbón ) (barbacoas aceite..) B) Deliberadamente: Nanotecnologías. 2 tipos: -”Top-down”: Se llega a nanomateriales sometiendo materiales a diversos procesos. ”T d ” S ll i l i d i l di - “Bottom-up”: Se construyen NP a partir de átomos o moléculas. (derivadas de la arcilla para aumentar resistencia del plástico, Fabricación de resinas para acabados del exterior de vehículos….) )17/01/2012 |9|
  10. 10. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Antecedentes ¿Por qué preocuparse? •Entidades nuevas desde un punto de visto toxicológico Entidades •Utilización de masa como medida puede no ser adecuado •¿Son adecuados los procedimientos habituales? •Diversidad de nanomateriales (inorgánico orgánico) (inorgánico, •Solubilidad, aglomeración •Calidad del preparado, pureza •Detección y caracterización del nanomaterial etecc ó ca acte ac ó de a o ate a Agua Glucosa Anticuerpo Virus Bacteria célula cancerígena punto pelota de tenis Las nanopartículas tienen tamaños comparables a estructuras subcelulares y en teoría pueden interaccionar con éstas17/01/2012 |10|
  11. 11. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Nanopartículas y cosmética 250 200 Lábiles: •Liposomas 150 •Nanoemulsiones 2006 100 2009 Inorgánicos 50 •TiO2 0 •ZnO Cosmetics Clothing Personal care Sporting Sun screens •Fulerenos (Australia) goods Fuente: Nanotechnology consumer product inventory17/01/2012 |11|
  12. 12. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Perfiles toxicologicos Factores involucrados en el perfil toxicológico de nanomateriales Físicos: Químicos: Biológicos: Tamaño Composición Ruta de entrada Forma Órganos involucrados Carga Area/superficie17/01/2012 |12|
  13. 13. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Cinética de nanopartículas Cinética de nanopartículas. No se ha tenido en cuenta la posibilidad de organismos/órganos dañados /enfermos. Oberdorster et al 2005.17/01/2012 |13|
  14. 14. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Estudios de toxicidad Registro Europeo de Productos Químicos (REACH) En Europa existe el Registro Europeo de Productos Químicos (REACH) El REACH (registro (REACH). (registro, evaluación, autorización y restricción) es un sistema integrado único europeo y nace con el fin de: a. Proteger la salud humana y del medio ambiente b. Mantenimiento y promoción de la competitividad de la industria europea a. a Transparencia b. Integración con esfuerzos similares c. Disminución de las pruebas con animales Los estudios toxicológicos que exige REACH no están adaptados para estudios a nanopartículas. Desde Europa se está reformando la normativa para que se permita evaluar la seguridad de los productos nano.17/01/2012 |14|
  15. 15. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Estudios de toxicidad Cantidades Información toxicológica Toneladas/año Toxicidad aguda oral Irritación (o corrosión) ≥1-10 Sensibilización cutánea Mutación en bacterias Toxicidad aguda cutánea o inhalación Irritación cutánea o ocular Genotoxicidad in vitro en células de mamífero ≥10 – 100 Toxicidad por administración repetida Toxicidad T i id d para la reproducción l d ió Evaluación de la toxicocinética (sin ensayos) Ensayos de mutagenicidad complementarios ≥100 – 1000 Toxicidad subcrónica Toxicidad para la reproducción Estudios de genotoxicidad complementarios Estudios de toxicidad a largo plazo ≥1000 Toxicidad T i id d reproductiva d ti Estudios de carcinogenicidad17/01/2012 |15|
  16. 16. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Métodos in vitro validados •Kit de irritación Episkin •Corrosividad en piel Episkin, Epiderm y TER p p , p •Phototoxicidad 3T3 NRPT •Absorción en piel (humano/cerdo) con Franz cells •Genotoxicidad (AMES, micronucleous test, mamífero) •Embriotoxicidad (células madre embrionarias, ensayo micromasa y embrión total) Ninguno ha sido validado para nanoformulaciones Proyectos del FP6 y FP7 están enfocados en el desarrollo de nuevas estrategias in vitro: Nanoderm, Nanother, Skintreat…17/01/2012 |16|
  17. 17. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Metodología-toxicidad Genotoxicidad Rutas de t d R t d entrada Uptake celular Citotoxicidad Inflamación Stress celular Se ha observado una correlación entre area de superficie, capacidad de generación de ROS y efectos proinflamatorios17/01/2012 |17|
  18. 18. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Rutas de exposición-Piel PIEL •Evidencia de que existe penetración (principalmente stratum spinosum y quizás dermis para partículas muy pequeñas (<10 nm) á í •No hay evidencia de que partículas > 20 nm penetren la piel •Es posible que distintas áreas de la piel tengan absorción diferente (flexing)17/01/2012 |18|
  19. 19. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Rutas de exposición-Piel OECD guideline 427- in vivo. No se podrá utilizar en el futuro OECD guideline 428- separación in vitro de piel humana/cerdo a través de Franz cells Formulación •Metodología de cuantificación Piel •Integridad de la piel Integridad (TER) Tampón fisiológico17/01/2012 |19|
  20. 20. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Rutas de exposición-Piel •A pesar de que estos productos se •Se desconoce el deben utilizar en piel sana un 2% de la sana, comportamiento de estas población europea padece eczema y formulaciones en piel una gran proporción es atópica envejecida17/01/2012 |20|
  21. 21. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Rutas de exposición-inhalación •Macrófagos alveolares •Neumocitos •Utilización de células primarias derivadas de bronquios y alveolos en monocapa17/01/2012 |21|
  22. 22. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Rutas de exposición-inhalación Soluble NP Metabolismo Sangre Acumulación en otros órganos Expulsadas por las células ciliadas y tragadas g NP poco soluble o •Acumulación en la región insoluble alveolar l l •Fagocitadas por macrófagos •Pueden interaccionar con otros tipos de células y alterar el sistema p inmunológico, sistema nerviosos central…17/01/2012 |22|
  23. 23. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Otras Rutas •Ruta Oral-Intestinal •Barrera Ocular •Poca información •Modelo intestinal Caco-2 •Posibilidad d ll P ibilid d de llegar all cerebro b a través del nervio óptico17/01/2012 |23|
  24. 24. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Proyectos Nanotoxicidad GAIKERProyecto NANOTHERPROYECTO EUROPEOIntegración d una nueva tecnología b d en nanopartículas para ell diI ió de l í basada í l diagnóstico y terapia d ó i i dediferentes tipos de cáncer. Biodegradable Biodegradable Core Functionalized Liposome Liposome http://www.nanother.eu Nanoparticle Bioconjugates oco jug es Phospholipid Bilayer Biopolymer-Drug conjugates 70’s Nano-carriers development Peptides-Drug conjugates 2010 Micelle Corona Micelle Core Antibody-Drug conjugates Drug Hydrophobic Drug Hydrophilic Drug Dendrimer Core Functionalized PEG Functionalized Polymersomes y Functionalized Dendrimer F ti li d D d i Polymeric Micelles Ligand AntibodyPARTNERS Coordina GAIKER-IK4 /AHAVA / ALMA CONSULTING GROUP / ARGUS CHEMICALS / CIC BIOGUNE / COLOROBBIA / CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALE PER LA SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALLI / DOMINION PHARMAKINE / ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE CHIMIE ET DE PHYSIQUE DE BORDEAUX / TECHNOLOGICAL EDUCATIONAL INSTITUTE OF ATHENS / FEYECON / HAMELN / JRC NUOVOPROBE / PHARMAMAR / TEL AVIV UNIVERSITY / UNIVERSITE VICTOR SEGALEN BORDEAUX 2 / Nov-09 VICOMTECH-IK417/01/2012 |24|
  25. 25. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Proyectos Nanotoxicidad GAIKERProyecto SKINTREATDesarrollo de nuevas estrategias para el tratamiento personalizado de enfermedades de piel.(Test case: Minerales del Mar Muerto y principios activos convencionales) EXPECTED OUTPUTS http://www.skintreat.eu PARTNERS Coordinator AHAVA, StratiCELL Screening Technologies SA, Sistemas Genomicos Ltd., Pisa University, Hebrew University of Jerusalem, SINTEF, Dermatest GmbH, Gaiker Technological Centre, Troyka Ltd., Groupe Mapi, OSM-Dan Ltd., INI-Novation, AFCON Software and Electronics Ltd., Becomix - Mischtechnik , WizSoft Ltd.17/01/2012 |25|
  26. 26. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Proyectos Nanotoxicidad GAIKER Proyecto SKINTREAT PROYECTO EUROPEO Tarea de GAIKER- Líder WP3 Nanotoxicidad y eficacia de nanoformulaciones GAIKER Características Físico- Físico Citotoxicidad Citotoxicidad químicas In vitro ex vivo EFICACIA17/01/2012 |26|
  27. 27. BIOTECH FORUM BY EXPOQUIMIA Proyectos Nanotoxicidad GAIKER Citotoxicidad 1 Fase GO GO No GO Liposomas Li Excipientes Principio activo Polimeros Nanoemulsiones 2 Fase No GO •Tamaño •Solubilidad (release rate) •Estabilidad* % de principio acitvo •Pureza en la formulación GO •Esterilidad final •Biodegradabilidad •Biodegradabilidad** •Especificaciones microbiológicas •Costes de producción •BLP standards 3 Fase GO ADME Permeabiliad en sangre GO *Velocidad de liberación In vivo **Si no es biodegradable subproductos deben biodegradable, GO ser lo suficientemente pequeños para ser eliminados por el riñón Eficacia17/01/2012 |27|
  28. 28. thank you cám òn qúi vi rhât bedankt eskerrik asko 谢谢 eskerrik asko k ik k evgaristó grazie go raibh maith agaibh ‫ﺷﻜﺮا‬ ‫ﺷﻜ ا‬ Shokrán arigato gracias matu suksama gracias spaisíva ií danke d kmoltes gràcies merci gracias khrap Xié Xie ありがとうございます thank thank you eskerrik eskerrik asko Parque Tecnológico de Bizkaia, Edificio 202 48170 Zamudio | Bizkaia | Spain T. 0034 94 6002323 suarezb@gaiker.es | www.gaiker.es17/01/2012 |28|

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