Iones bioactivos con potencial anti-tumoral: estudio del ion Mn2+ como candidato para hidrogeles inyectables aplicados al cáncer de mama

"El cáncer de mama (CMa) representa la principal causa de muerte por cáncer en mujeres a nivel mundial. El CMa presenta una alta incidencia de recurrencia local postquirúrgica, asociada a la persistencia de Células Madre Tumorales (CMTs) que permanecen tras la intervención, dada la dificultad de realizar una resección completa del tejido afectado. El presente trabajo final de Bioingeniería se centró en el desarrollo y la caracterización de un hidrogel (HG) inyectable termorresponsivo basado en metilcelulosa (MC) y funcionalizado con iones manganeso (II) (Mn2+) diseñado para dar soporte tisular y actuar como un sistema de liberación in situ de iones bioactivos. La evaluación biológica se realizó sobre la línea celular de adenocarcinoma mamario humano MDA-MB-231 (subtipo triple negativo). Los ensayos con el ion libre permitieron observar un efecto citostático dosis-dependiente que redujo significativamente la viabilidad metabólica (MTT) y la proliferación en tiempo real. El análisis por citometría de flujo sugirió que este efecto está mediado por una tendencia de acumulación celular en la fase G0/G1. Asimismo, se demostró una reducción drástica en la capacidad esferogénica (frecuencia de CMTs) de 1.15% a 0.43% tras la exposición a 200 µmol de Mn2+. El sistema de hidrogel (HG) se formuló utilizando MC (6% p/v) como matriz base, polietilenglicol (PEG 3350, 2.5% p/v) como plastificante y cloruro de potasio (KCl, 0.05% p/v) para modular la temperatura de transición sol-gel (TTSG). Los resultados demostraron una TTSG cercana a los 40 °C, adecuada para la administración en estado fluido y su posterior gelificación in situ a temperatura fisiológica. Los ensayos de extrusión confirmaron la inyectabilidad del sistema a través de jeringas estándar, permitiendo su potencial adaptación a cavidades quirúrgicas irregulares. Además, un análisis microestructural interno de los HGs reveló una red de poros y canales interconectados en el rango micrométrico que facilitarían el intercambio de gases y nutrientes, la colonización de células y la angiogénesis. En cuanto a los productos de degradación (PDs), el análisis de las dosificaciones de los medios condicionados indica que, bajo las condiciones hidrodinámicas evaluadas, la concentración de Mn2+ en las dosis testeadas fue insuficiente para inducir cambios significativos en el comportamiento celular. El perfil de crecimiento de las células expuestas a los PDs no mostró diferencias respecto a los controles, lo que indica que los niveles de dosificación obtenidos de los PDs no alcanzaron el umbral terapéutico necesario para replicar la actividad citostática del ion libre. En el presente trabajo se logró establecer un rango de concentraciones inhibitorias del ion Mn2+ libre en un modelo de CMa Triple Negativo. Por otro lado, se obtuvo un prototipo de HG modificado basado en MC, inyectable y termorresponsivo, y se pudieron definir los protocolos de trabajo para el diseño y manipulación de los HGs. En conclusión, este proyecto final valida el potencial de los HGs inyectables basados en MC y funcionalizados con iones bioactivos como una estrategia terapéutica para prevenir la recurrencia local del CMa y restaurar la integridad del tejido afectado post-cirugía oncológica".