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Publicación Acceso abierto Absorción óptica en puntos cuánticos de materiales semiconductores biofuncionalizados(2024-09) Restrepo Arango, Ricardo León; Prada, A.; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaDadas las propiedades optoelectrónicas del arseniuro de galio (GaAs), actualmente es un candidato prometedor para el desarrollo de plataformas óptimas para dispositivos de biosensores ópticos. La biofuncionalización de este semiconductor se puede lograr utilizando biomateriales ampliamente explorados en las ciencias de la vida para diagnósticos. En este estudio, investigamos el impacto sinérgico de una capa de biomaterial funcional y un potencial de confinamiento diatómico en las propiedades electrónicas y ópticas de los puntos cuánticos esféricos de GaAs/AlGaAs/Bioshell. Los cálculos se realizaron mediante aproximaciones de masa efectiva y banda parabólica, y la ecuación de Schrödinger se resolvió para un electrón confinado utilizando el método de elementos finitos (FEM). Nuestros hallazgos revelan que las alteraciones en el tamaño del núcleo de GaAs, la capa de AlGaAs, la capa de biomaterial y los parámetros de potencial de confinamiento dan como resultado variaciones significativas en las energías de los puntos cuánticos de electrones y en el espectro de absorción óptica. Concluimos que los parámetros del potencial de confinamiento diatómico permiten ajustar las energías de los estados excitados y el fundamental, modulando así las amplitudes y posiciones de los picos en las propiedades ópticas obtenidas. Este control matizado sobre las propiedades de los puntos cuánticos es prometedor para adaptar el rendimiento de los dispositivos en aplicaciones de bio-detección óptica. Al mejorar la sensibilidad y la especificidad en la detección de biomoléculas, estos dispositivos podrían revolucionar el diagnóstico biomédico, ofreciendo una detección rápida y precisa de enfermedades o biomarcadores.Publicación Acceso abierto Caracterización de las propiedades antioxidantes y compuestos fenólicos de extractos de frutas para evaluar su efecto sobre la obtención de nanopartículas de oro(Universidad EIA, 2023) Velásquez Ramírez, Daniel; Patiño González, María Camila; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Agudelo Pérez, Natalia AndreaRESUMEN: la biosíntesis, una alternativa ecológica a los métodos químicos y físicos convencionales para crear nanopartículas metálicas, se destaca por ser económica y respetuosa con el medio ambiente al reducir el uso de sustancias tóxicas. A pesar de sus ventajas, la relación entre las propiedades antioxidantes y la formación de nanopartículas de oro (AuNPs) aún no se comprende completamente. Por tanto, esta investigación se enfocó en caracterizar las propiedades antioxidantes de un extracto acuoso de pulpa de gulupa para evaluar su influencia en la producción de nanoestructuras de oro. Inicialmente, se realizó una revisión en la literatura para seleccionar el agente reductor verde de la biosíntesis, se determinó el uso de la Passiflora edulis (gulupa) y se separó la fruta y la cáscara. Se prepararon extractos acuosos de cada sección de la fruta y se evaluaron las propiedades antioxidantes en un periodo de 14 días utilizando las técnicas de cuantificación de fenoles tales, ABTS, DPPH y FRAP. Estas técnicas indicaron que la cáscara presenta mayor capacidad antioxidante que la pulpa y que el extracto sólido se puede utilizar hasta 7 días después de haber sido liofilizado. Posteriormente, se escogió el extracto acuoso de pulpa de gulupa como agente reductor de la biosíntesis. Luego, se planteó el protocolo de biosíntesis basado en el método sin semillas de nanobarras de oro, con el objetivo de analizar si el extracto seleccionado podía reducir diferentes tipos de nanoestructuras de oro durante la biosíntesis. Para ello, se realizó un diseño experimental de superficie de respuesta y se determinaron como variables de entrada la concentración de ácido cloroáurico (HAuCl4), borohidruro de sodio (NaBH4), nitrato de plata (AgNO3), extracto y tiempo de reacción. Como resultado se obtuvo que las concentraciones de estas variables de entrada son responsables de modular las propiedades morfológicas de las AuNPs. Adicionalmente, se caracterizaron las nanoestructuras obtenidas por medio de espectroscopía UV-Vis, microscopía electrónica de trasmisión (TEM) y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Las dos primeras dieron a conocer que las muestras de AuNPs eran polidispersas pues se tenían múltiples tamaños de partícula y que las nanopartículas poseían más de una morfología. El FTIR brindó información de grupos funcionales presentes en las AuNPs, el extracto liofilizado y el CTAB, lo que permitió identificar que las AuNPs se encuentran recubiertas de CTAB y que también poseen grupos funcionales del extracto. En conclusión, se estableció una relación entre las propiedades antioxidantes y la formación de nanoestructuras de oro, demostrando que los extractos acuosos de pulpa y cáscara de gulupa con menor capacidad antioxidante tienen una baja probabilidad de formar estas nanoestructuras, según los parámetros experimentales. Se identificaron varios tipos de nanoestructuras, incluyendo semillas, esferas, barras y cubos, y se observó que las variaciones en los factores de síntesis afectan significativamente el resultado y las propiedades de las nanopartículas de oro gracias al análisis estadístico.Publicación Acceso abierto Comparación de la cinética de liberación de la curcumina desde partículas nanométricas y micrométricas basadas en quitosano(Universidad EIA, 2025) Durango Durango, Juan Pablo; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia ElenaRESUMEN: Los sistemas de liberación de principios activos, como micropartículas y nanopartículas, se destacan por ofrecer ventajas considerables en términos de eficacia, reducción de toxicidad y efectos secundarios, optimizando la administración y la absorción celular. Sin embargo, la influencia de propiedades fisicoquímicas como tamaño y forma en la liberación del principio activo es un punto clave para tener en cuenta. El proyecto se centra en mejorar la efectividad terapéutica de la curcumina, que enfrenta limitaciones debido a su baja solubilidad y rápida metabolización. La propuesta radica en emplear matrices poliméricas basadas en quitosano para encapsular la curcumina y permitir su liberación controlada. Esta estrategia busca superar las barreras actuales para su aplicación médica. El enfoque principal del proyecto consiste en comparar la cinética de liberación de la curcumina cuando se encapsula en micropartículas y nanopartículas basadas en quitosano. La falta de información específica sobre esta comparación es un vacío que esta investigación busca llenar. Al evaluar el efecto de la escala de la partícula en la liberación de curcumina, se espera generar resultados experimentales valiosos para la comunidad científica. Estos datos pueden tener un impacto significativo, ya que podrían ser fundamentales para optimizar no solo la administración de la curcumina, sino también otros compuestos bioactivos. Además, se prevé que los hallazgos contribuyan al diseño de sistemas de administración de fármacos más eficientes y adaptados a necesidades específicas, abriendo nuevas posibilidades en el campo de la medicina y la terapia farmacológica.Publicación Acceso abierto Dispositivo de liberación controlada de principio activo por vía transdermal(Universidad EIA, 2021) Bedoya Herrera, Valentina; Montoya Góez, Yesid; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaRESUMEN: El aumento en la población mundial y en parte la mejora de la calidad de vida en el último siglo en cuanto al campo farmacéutico se da debido en gran medida al desarrollo de medicamentos y los sistemas de liberación controlada de los mismos, esto ha beneficiado así una parte de la población que padece de enfermedades reumáticas, la cual se compone en gran parte de personas con edad avanzada. En el caso del Ibuprofeno, el cual es un fármaco con propiedades antiinflamatorias, que también es utilizado por su acción como antipirético y analgésico, es comúnmente administrado por vía oral y en menor medida por vía tópica, es decir, por medio de ungüentos; estos últimos con ciertos inconvenientes como adherencia a la ropa, incomodidad por causar sensación grasosa, entre otros. En este trabajo de grado se presentan los resultados del desarrollo de un dispositivo de liberación controlada de principio activo por vía transdermal, usando como fármaco modelo Ibuprofeno sódico. La documentación incluye la descripción de los procesos de extracción del Ibuprofeno a partir tabletas comerciales, protocolo de encapsulamiento, caracterización y diseño de concepto del sistema de liberación.Publicación Acceso abierto Efecto de la actividad antioxidante de un extracto vegetal sobre la síntesis de nanoestructuras de oro usadas en aplicaciones de salud(2024-09) Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Torijano Gutiérrez, Sandra Adela; Patiño-González, M. C.; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Torijano Gutiérrez, Sandra AdelaLas nanobarras de oro (AuNR) han surgido con materiales promisorios para ser usados en nuevos tratamientos alternativos como la terapia fototérmica para el tratamiento de cáncer. Estas nanoestructuras tienen tamaños aproximadamente de 10 nm de ancho y 40 nm de largo; exhiben propiedades ópticas que depende del plasmón de resonancia superficial longitudinal (LSPR) y transversal (TSPR), las cuales se observan como dos bandas de absorción en el espectro visible. De acuerdo con la anterior, la presencia de los plasmones de resonancia permite identificar diferentes morfologías de oro obtenidas al variar las condiciones de síntesis. En esta investigación se utilizó el método sin semilla y, adicionalmente, se hizo uso del proceso de “síntesis verde” de nanoestructuras al utilizar un extracto acuoso de frutas como agente reductor débil de la síntesis de las nanoestructuras de oro. Por lo anterior, para conocer el efecto de estos agentes reductores verdes, sobres las características finales de las nanoestructuras de oro obtenidas, inicialmente, se seleccionaron dos frutas a través de una matriz de calificación y del estudio de la capacidad antioxidante y de la cantidad de fenoles totales. A partir de este estudio se seleccionaron la mora y la gulupa como las frutas con las cuales se iba a preparar el extracto para obtener las nanoestructuras de oro. Posteriormente, se llevó a cabo un proceso de optimización a través de un diseño de experimentos de superficie de respuesta con cinco variables de entrada y cuya variable de salida era el LSPR, con el cual se buscaba identificar las condiciones experimentales que condujeran a la obtención de nanoestructuras de oro. De las caracterizaciones morfológicas y ópticas se evidenció que la capacidad antioxidante tiene un efecto en las características finales de las nanoestructuras obtenidas en términos de la cantidad aparente de partículas obtenidas, del tamaño de las partículas y del tipo de partícula (esferas, barras, cubos, “hueso”).Publicación Acceso abierto Efecto de la modificación con ácido fólico sobre la vectorización de nanopartículas de Quitosano-Peg(Universidad EIA, 2023) Romero Ruiz, Daniela Paola; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaRESUMEN: el cáncer es una de las enfermedades con una alta tasa de mortalidad en el mundo. Por lo tanto, existen diferentes tratamientos, y la quimioterapia es uno de los tratamientos más empleados. Sin embargo, no es especifico, ya que ataca tanto a células sanas como a cancerígenas. Ante esto, la nanotecnología propone el campo de la nanomedicina, que es una ciencia que aplica los conocimientos de la nanotecnología en el campo de la salud. Como resultado de la investigación biomédica, las nanopartículas se han explorado en diversos campos de la medicina. Uno de ellos es la administración de principios activos, donde se busca que los fármacos sean más específicos y solo ataquen a células cancerígenas. Por lo tanto, es necesario diseñar adecuadamente las nanopartículas, teniendo en cuenta parámetros como la carga superficial, el tamaño, la forma, el PDI, el potencial ζ, ya que estos afectan la estabilidad coloidal de las nanopartículas, de circulación e internalización celular, así como su adhesión e ingreso a las membranas celulares. Existen diferentes biomateriales para la preparación de las nanopartículas. El quitosano es uno de los polímeros más empleados debido a sus propiedades excepcionales. Este polímero tiene grupos amina libres (-NH2), los cuales le confieren propiedades químicas destacables, como su carga positiva y su capacidad de modificación química (Gonçalves et al., 2014). Sin embargo, las nanopartículas de quitosano presentan una limitación cuando se administran por vías con un pH neutro, ya que estudios previos han demostrado que no son estables en estas condiciones. Por lo anterior, el objetivo de este proyecto fue preparar nanopartículas de quitosano (Q) modificado con polietilenglicol (PEG) y ácido fólico (AF) mediante dos métodos. En ambos métodos, se utilizó Q modificado con PEG (QPEG), y las variaciones consistieron en que, en el primer método, se modificó el Q con AF para obtener QAF y las partículas se prepararon a partir de una mezcla de ambos polímeros; en el segundo método, se prepararon las partículas con QPEG y se realizó una modificación superficial con AF. Después de preparar las partículas mediante ambos métodos, se evaluaron su tamaño, índice de polidispersidad y su potencial ζ. Además, se analizó la estabilidad en condiciones fisiológicas simuladas (con un pH de 7,4, una temperatura de 37 °C y una fuerza iónica de 167 mM) para evaluar el efecto del método de modificación en la estabilidad de las partículas. Los resultados mostraron que ambos métodos permiten obtener nanopartículas menores a 200 nm. En cuanto al potencial ζ, el método de conjugación empleado no afecta este parámetro, ya que los valores no cambian. Adicionalmente, el valor obtenido (alrededor de 16 mV) indicaron una estabilidad electrostática mínima, aunque se debe tener en cuenta que el PEG proporciona una estabilidad estérica adicional. En relación con la estabilidad en condiciones fisiológicas las nanopartículas obtenidas mediante el segundo método son estables coloidalmente en las condiciones simuladas de pH, fuerza iónica y temperatura.Publicación Acceso abierto Encapsulación de vitamina D en nanopartículas de s(PEES) para su potencial uso en el tratamiento de la osteoporosis(Universidad EIA, 2022) Valest González, Sofía; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaRESUMEN: La osteoporosis es una enfermedad que disminuye la microarquitectura del tejido óseo y la masa ósea, aumentando el riesgo de fractura, por ende, el paciente desarrolla una dependencia de terceros, y en las situaciones más críticas, la muerte. Estudios han comprobado que las personas que padecen esta enfermedad también presentan una deficiencia de vitamina D —la cual juega un papel importante en la mineralización ósea—, por lo que su ausencia afecta la integridad del hueso. Uno de los tratamientos sugeridos por expertos es el consumo de esta vitamina. Sin embargo, una administración no controlada del fármaco puede generar una hipervitaminosis D, causándole efectos secundarios al paciente (como la hipercalcemia). Lo anterior, abre la posibilidad de encapsular la vitamina D en nanopartículas para favorecer su liberación controlada. Para ello, se propone utilizar el polímero poli-éter-éter-sulfona sulfonado, más conocido como s(PEES), por sus propiedades de biodegradabilidad, biocompatibilidad y a su vez, porque se han reportado estudios de implantes dentales y regeneración de tejido óseo utilizando este polímero, por lo que lo hace un buen candidato para encapsular vitamina D por sus propiedades ortopédicas. Además, en el año 2018 se reportó que se realizaron nanopartículas estables utilizando este polímero, pero no se logró encapsular ningún principio activo. Debido a lo anterior, en este trabajo se evaluó la encapsulación de vitamina D en nanopartículas de s(PEES) para su potencial uso en el tratamiento de la osteoporosis. Para lograr lo anterior, se prepararon nanopartículas sin vitamina D y con vitamina D, a las cuales se les realizó un análisis de estabilidad en el tiempo a 37 °C por un período de 39 horas y en condiciones fisiológicas simuladas de pH y fuerza iónica. Posteriormente, se evaluó la eficiencia de encapsulación de vitamina D y capacidad de carga de las nanopartículas para evaluar su utilidad como sistema de nanotransporte. Estos procesos permitieron obtener nanopartículas de un tamaño inferior a 200 nm y un PDI inferior a 0,3, por lo que estos nanotransportadores tendrían potencial para la liberación controlada de vitamina D. Debido a lo anterior, se concluyó que es posible la encapsulación de vitamina D en nanopartículas de sPEES, y estas podrían ser utilizadas, en un futuro, como un posible tratamiento para la osteoporosis.Publicación Acceso abierto Estabilidad de nanopartículas de carboximetil quitosano con potencial aplicación en la liberación de principios activos(Universidad EIA, 2022) Zapata Gonzalez, Tito Alejandro; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaRESUMEN: El carboximetil quitosano (CMQ), es un derivado del quitosano el cual es biocompatible, no tóxico y biodegradable, además, es soluble a pH neutro y en soluciones básicas, lo que permite el uso del polímero en diversas aplicaciones como transporte de principios activos, terapia génica e ingeniería de tejidos (Moaddab et al., 2018). Las características propias del CMQ están fuertemente relacionadas con las condiciones intrínsecas del quitosano (como el %DD y el peso molecular). La estructura química del CMQ posee grupos carboxilato, los cuales están cargados negativamente (-COO-); estos grupos pueden llevar a cabo interacciones iónicas con iones de carga positiva, como es el caso de los iones de calcio (Ca2+), provenientes de la sal de cloruro de calcio (CaCl2). Las interacciones entre las cadenas del polímero y estos iones con carga positiva permiten la formación de agregados de cadenas, de tal forma que es posible hablar de la formación de partículas a través de un proceso de compactación de dichas cadenas poliméricas. Con el fin de obtener partículas con tamaños menores a 200 nm, que puedan ser usadas a futuro como sistemas de liberación de principios activos, en este trabajo se llevó a cabo la formación de partículas de CMQ evaluando el efecto del peso molecular del polímero sobre el tamaño de las partículas. De manera análoga se evaluó el efecto de la concentración de CaCl2 sobre el tamaño y el índice de polidispersidad de las partículas obtenidas. Finalmente, se evaluó su estabilidad bajo condiciones fisiológicas simuladas para determinar su viabilidad como sistema de nanotransporte de principios activos dentro del cuerpo humano.Publicación Acceso abierto Estabilización de nanobarras de oro obtenidas por síntesis verde mediante el uso de PEG(Universidad EIA, 2024) Rondón Arvelo, Carlos Daniel; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Agudelo Pérez, Natalia AndreaRESUMEN: las nanobarras de oro (AuNBs) son un tipo de nanoestructuras que se caracterizan por sus propiedades ópticas y, es por esto, que en los últimos años han surgido como una posible alternativa para el desarrollo de tratamientos para el cáncer, lo cual podría ser un alivio para muchos pacientes, dados los múltiples efectos secundarios de tratamientos como quimioterapia y radioterapia. Sin embargo, una de las limitaciones de las AuNBs es su inestabilidad coloidal, lo que dificulta su uso en humanos, por esto se ha propuesto el uso de polietilenglicol (PEG) y evaluar el efecto que tiene sobre la estabilidad de estas. Para esto se llevó a cabo la síntesis verde de las nanobarras usando extracto de mora, las cuales fueron caracterizadas por medio de espectrofotometría de UV-Vis y así se determinó la longitud de onda en que se encontraba el plasmón de resonancia superficial, lo cual también es indicativo de la forma de la nanopartícula. Posteriormente, se purificaron las AuNBs obtenidas para eliminar el CTAB remanente y facilitar el recubrimiento con PEG tiolado (PEG-SH). El PEG-SH es un polímero que se caracteriza por la reactividad del grupo tiol, que facilita su enlazamiento covalente a las nanopartículas y, además, por conferir estabilidad estérica a las nanopartículas. En particular, para este proyecto, se usó un método de recubrimiento de AuNBs reportado previamente en la literatura, y se identificó que no alteró la morfología de la barra, ya que se conservaron las longitudes de onda características de las nanobarras de oro (837 nm y 829 nm), que fueron determinadas por espectrofotometría UV-vis. Finalmente, se evaluó la estabilidad de estas nanopartículas, usando muestras de AuNBs modificadas y no modificadas con PEG-SH en PBS a 37 °C, para simular condiciones fisiológicas. Se encontró que las AuNBs modificadas hubo un menor desplazamiento en el plasmón de resonancia longitudinal en comparación a las no modificadas, en un periodo de 24 horas. Esto comprobó que el uso de PEG para modificar las AuNBs, aumenta su estabilidad coloidal y, por ende, facilitaría su uso en entornos fisiológicos.Publicación Acceso abierto Evaluación de un extracto de Psidium araca como agente reductor en la síntesis de nanobarras de oro con potencial uso en aplicaciones en salud(Universidad EIA, 2023) Patiño González, María Camila; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaRESUMEN: las nanobarras de oro (AuNR) de caracterizan por ser nanomateriales anisotrópicos con propiedades ópticas que interaccionan en el infrarrojo cercano NIR, lo que las hace muy interesantes para el área de la salud. Estas partículas se sintetizan a partir de materiales como el ácido cloraúrico (HAuCl4), nitrato de plata (AgNO3), bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB), ácido ascórbico (AA) y borohidruro de sodio (NaBH4). Existen dos métodos esenciales para sintetizar nanobarras de oro: mediado por semilla y sin semilla. El primero se caracteriza por ser un método donde se preparan dos soluciones para la formación de las AuNR. No obstante, los autores demostraron que este método presenta ciertas desventajas en la reproducibilidad de las nanopartículas, por lo que optimizaron en un solo paso, llevándolo a un método sin semilla, el cual ha demostrado ser más eficiente frente a la síntesis de AuNR. Una de las características de este método, es que se ha utilizado para la biosíntesis de AuNR, reemplazando el AA de la síntesis tradicional por polifenoles con buenas propiedades antioxidantes como ácido gálico y resveratrol, como compuestos puros. Sin embargo, aún no se ha reportado el uso de extractos acuosos a partir de frutas como agentes reductores en la biosíntesis de AuNR, ya que no se ha planteado una metodología que caracterice las propiedades de los extractos. Teniendo en cuenta lo anterior, para esta investigación se desarrolló una metodología de biosíntesis de AuNR con un extracto acuoso de Psidium araca (guayaba agria). Primero, en la etapa 1 se realizó un estudio de la capacidad antioxidante en tiempo de cada parte de la fruta (pulpa y cáscara), utilizando 4 técnicas colorimétricas: cantidad de fenoles totales, ABTS, FRAP y DDP. Posteriormente, en la etapa 2 se utilizó el extracto acuoso seleccionado y se llevaron a cabo dos diseños de superficie de respuesta, para encontrar la ecuación del modelo que indicaran los parámetros óptimos para obtener una AuNR con una banda de plasmón superficial en 808 nm, para una posible aplicación en salud. Por último, en la etapa 3 se evaluó la viabilidad celular de las AuNR por MTT con células NIH3T3. Primero, en la etapa 1, se analizaron los resultados de los experimentos de la capacidad antioxidante en Minitab® por medio de diseño factorial de múltiples niveles, y, se encontró que la cáscara presentó la mayor capacidad antioxidante durante el periodo del ensayo. Posteriormente, se llevó a cabo la etapa 2 utilizando el extracto acuoso de cáscara de guayaba agria, a partir de los diseños experimentales planteados. Para obtener una AuNR con una banda longitudinal en 808 nm, se escogieron los siguientes factores: tiempo = 48 h, HAuCl4 = 40 mM, AgNO3 = 30 mM, extracto = 30 mg/mL y NaBH4 = 10 mM. Por último, en la etapa 3, se determinó que las células no presentaron un efecto citotóxico en una concentración de AuNR 0,002 μL/mL medio. En conclusión, en este trabajo de investigación desarrolló una metodología para la biosíntesis de AuNR utilizando un extracto acuoso de Psidium araca como agente reductor, para una posible aplicación en salud.Publicación Acceso abierto Hidrogel inyectable con posible aplicación en el cáncer de mama(Universidad EIA, 2022) Giraldo Salazar, Juan Camilo; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaABSTRACT: Breast cancer is considered a public health problem, being the cause of countless deaths in the world, so multiple treatments have been developed to eliminate cancer cells; however, they have a limited immune response rate and side effects. In fact, breast cancer is a public health problem and is considered one of the main causes of cancer mortality in women in Colombia and in a large number of Latin American and Caribbean countries. For this reason, it is important to solve the challenges that currently persist in the treatment of cancer, in a less invasive, costly way, with reduced side effects and with a higher rate of immune response. In the case of biomaterials and nanotechnology for this type of biomedical applications, the use of polymeric nanoparticles has stood out thanks to their biodegradability and biocompatibility characteristics, where natural polymers such as agarose and chitosan stand out. In addition, injectable hydrogels have become an important issue in cancer therapy, since they provide high local drug concentration, minimal invasiveness, sustained release characteristics and low systemic toxicities. Therefore, the objective of the present exploratory work was to propose an injectable hydrogel with possible application for breast cancer therapy. For the development of the project, it was necessary to design a methodological plan to obtain an injectable hydrogel together with its characterization. For its execution, a list of needs, requirements and morphological matrix of the project was made, once the polymers were selected, a solubility analysis of chitosan and agarose was carried out, then, a synthesis of carboxymethyl chitosan was made and the agarose was oxidized, then the concentrations of 10 mg/mL and 20 mg/mL, and the proportions 1:1, 1:3, 3:1 and 3:5 of the mixture of oxidized agarose and carboxymethyl chitosan were evaluated. Finally, the gelation time, injectability, syringeability, mechanical properties and swelling rate were evaluated. These tests were evaluated under different temperature conditions. The results showed a good swelling rate and mechanical properties for the 20 mg/mL concentrations. In addition, injectivity tests indicated optimal values in hydrogel compressive strength, being suitable to be administered through a needle. It should be added that the proportions 1:3 and 3:1 of oxidized agarose and carboxymethyl chitosan were not considered for their characterization because from the beginning they did not present ideal characteristics to continue working in the formation of the hydrogel.Publicación Acceso abierto Hidrogeles inyectables con curcumina con potencial aplicación en el tratamiento de cáncer de mama(Universidad EIA, 2025) Córdoba Gualmatán, Eduard Alexander; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia ElenaRESUMEN: El cáncer de mama sigue siendo una de las principales causas de muerte a nivel mundial. Aunque existen diversos tratamientos para las pacientes que padecen esta enfermedad, los efectos secundarios asociados afectan negativamente su calidad de vida. Por ello, desarrollar nuevas terapias contra el cáncer sigue siendo un desafío en el ámbito de la salud. Una de las estrategias más prometedoras en los últimos años son los sistemas híbridos, que combinan las propiedades únicas de hidrogeles inyectables y nanopartículas, permitiendo tratamientos locales prolongados usando compuestos anticancerígenos como la curcumina. En este estudio, se evaluó un sistema híbrido compuesto por nanopartículas de PLA-b-PEG cargadas con curcumina y un hidrogel inyectable de carboximetil quitosano–agarosa oxidada. Las modificaciones químicas de los polímeros base se realizaron exitosamente mediante oxidación y carboximetilación, confirmadas por FTIR y 1H RMN. El hidrogel obtenido mostró propiedades físicas y mecánicas ideales para aplicaciones biomédicas, como una estructura de gel estable a temperatura fisiológica (37 ºC), lo que garantiza que no se desplazará hacia tejidos cercanos tras su implantación. Además, demostró facilidad de inyección con agujas calibre 21 G, requiriendo fuerzas inferiores a 30 N, lo que asegura una administración rápida y cómoda. También, presentó alta flexibilidad, resistencia a la compresión y un módulo de rigidez similar al tejido mamario, lo que sugiere una adecuada compatibilidad biomecánica. Su capacidad de hinchamiento alcanzó hasta un 3.000 % sin alterar su geometría ni tamaño, además de mantener una alta estabilidad en PBS, mostrando poca degradación en medios acuosos. Además, la formación de enlaces dinámicos tipo imina proporcionó propiedades de autorreparación en 48 h, una propiedad favorable para materiales implantables. Asimismo, la incorporación de curcumina y nanopartículas no alteró significativamente las propiedades estructurales ni funcionales del hidrogel. Por otra parte, las nanopartículas de PLA-b-PEG, sintetizadas mediante nanoprecipitación, alcanzaron tamaños promedio de 70,30 ± 2,86 nm, un PDI de 0,192 ± 0,037 y una carga superficial de -19,81 ± 1,58 mV, características que garantizan estabilidad coloidal y biocompatibilidad. Además, lograron una eficiencia de encapsulación del 62,13 %, mejorando notablemente la solubilidad de la curcumina en medios acuosos. En condiciones de pH fisiológico (7,4) y tumoral (6,5), el sistema híbrido mantuvo comportamientos de hinchamiento y degradación similares a los del hidrogel sin curcumina, demostrando estabilidad frente a variaciones de pH. En cuanto a la liberación de curcumina, las nanopartículas fueron las más eficaces, alcanzando un 51,4 % en 96 h. En comparación, el hidrogel y el sistema híbrido presentaron liberaciones más lentas y controladas, con valores máximos de 9,96 % y 5,84 %, respectivamente. Estas diferencias reflejan la influencia de barreras físicas adicionales en el hidrogel y el sistema híbrido, que prolongan la liberación. Los mecanismos de liberación variaron entre sistemas: las nanopartículas y el sistema híbrido se ajustaron al modelo de Higuchi, predominando la difusión, mientras que el hidrogel siguió un modelo de Peppas, indicando difusión fickiana y posible erosión de la matriz. Todos los sistemas protegieron eficazmente la curcumina de la degradación, demostrando que son plataformas prometedoras para terapias contra el cáncer de mama.Publicación Acceso abierto Método para la purificación de nanoestructuras de oro obtenidas por síntesis verde(Universidad EIA, 2025) Perez Agudelo, Maria José; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia ElenaRESUMEN: En los últimos años, las nanobarras de oro se han convertido en una de las morfologías más prometedoras dentro del campo de la nanotecnología biomédica, gracias a sus propiedades ópticas, su capacidad de absorber luz en el infrarrojo cercano y su potencial en aplicaciones como la terapia fototérmica, liberación controlada de fármacos y diagnóstico por imagen. No obstante, para su uso efectivo en estos contextos, es indispensable garantizar una muestra purificada, libre tanto de otras morfologías como de compuestos tóxicos como el bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB), utilizado en su síntesis. Este trabajo de grado exploratorio se centró en el diseño y evaluación de un método de purificación de nanobarras de oro obtenidas por síntesis verde, utilizando gradientes de densidad como técnica de separación morfológica. Se evaluaron diferentes moléculas formadoras de gradiente (sacarosa, glicerol, etilenglicol (EG) y PVP), variando las concentraciones, velocidades y tiempos de centrifugación, con el objetivo de identificar las condiciones que permitieran una mejor separación de formas y una posible eliminación de CTAB. Las muestras obtenidas fueron caracterizadas mediante espectroscopía UV-Vis, y se realizó un análisis del cálculo de la relación entre las áreas de los plasmones longitudinal y transversal. Adicionalmente, se aplicaron criterios estadísticos establecidos en la norma ISO 5725-2 para evaluar la repetibilidad y reproducibilidad del método seleccionado. Aunque algunos gradientes mostraron resultados favorables en términos de enriquecimiento en nanobarras, los valores obtenidos para el coeficiente de variación demostraron que el método no es repetible ni reproducible bajo las condiciones actuales. Estos hallazgos reflejan la complejidad de la separación morfológica de las nanobarras. Los resultados de este estudio constituyen una base preliminar útil para futuros trabajos que busquen optimizar métodos de purificación de nanopartículas de oro, y avanzar hacia su uso seguro y efectivo en aplicaciones biomédicas.Publicación Acceso abierto Mezcla de polímeros para la obtención de apósitos líquidos: revisión sistemática(Universidad EIA, 2020) Durango Murillo, Esneider; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaRESUMEN: La curación de heridas en la piel se ha realizado a lo largo de los años con productos que lentifican y complican el proceso de cicatrización, aumentando así la incidencia de infección y de dolor. Adicionalmente, se ha demostrado que para lograr este proceso de cicatrización se debe garantizar un ambiente húmedo debido a que estimula el microambiente de la herida, disminuye el dolor y posibilita su cierre rápido y óptimo. Aunque existen algunos apósitos comerciales, estos no garantizan el ambiente húmedo de la herida, por lo tanto, en esta investigación se plantea proponer, a partir de una revisión sistemática, una mezcla de polímeros que permita la formación de un apósito líquido. Para llevar a cabo esta investigación inicialmente, se definieron las propiedades que debe cumplir un apósito líquido con capacidad coagulates. A partir de estas propiedades se comenzó una revisión sistemática con el fin de proponer una mezcla polimérica para esta aplicación. Los resultados de esta revisión llevaron a proponer la polimetil metacrilato (PMMA)/ Carboximetil quitosano (CMC). Adicionalmente, en la revisión sistemática se encontró que a la fecha no existen investigaciones sobre el uso de esta mezcla para desarrollar un apósito líquido. De acuerdo con lo anterior, en esta investigación se propuso una metodología para lograr la mezcla entre ambos polímeros. Sin embargo, los resultados obtenidos, mostraron que es necesito adicionar un agente compatibilizante de los dos polímeros, debido a la naturaleza química de ambos materiales. Finalmente, al evaluar el tiempo de gelificación de la mezcla propuesta, se encontró que este parámetro, el cual fue de aproximadamente 10 min, estuvo por encima del valor reportado en la literatura (5 min). Esto indica que, aunque fue posible obtener una mezcla con capacidad de gelificación, es necesario aumentar las proporciones de los polímeros o adicionar algún catalizador que disminuya el tiempo de gelificación y permita obtener un material con las características necesarias para ser usado como apósito líquido.Ítem Acceso abierto Nanobarras de oro obtenidas con extracto de mora y estabilizadas con polietilenglicol(2025) Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaLas nanobarras de oro (AuNBs) son un tipo de nanoestructuras que se caracteriza por sus propiedades anisotrópicas, las cuales pueden ser usadas en terapia fototermal. Aunque existen métodos estandarizados que permiten obtener este tipo de nanoestructuras con la longitud y relación de aspecto requerido para esta aplicación, también se ha encontrado que estas nanobarras pueden tener efectos citotóxicos asociados a los agentes usados durante el proceso de síntesis y no debido al calor que generan al ser “excitadas” con un láser. Debido a lo anterior, se han propuesto métodos alternativos que buscan reducir la toxicidad intrínseca del proceso de síntesis de las nanobarras, con el fin de poder eliminarlos fácilmente en la etapa de purificación de las nanobarras. En el caso particular, se ha implementado una metodología en la que se sintetizan las nanobarras de oro usando extractos naturales acuosos que, si bien permiten obtener las nanoestructuras deseadas y se usa una cantidad de reactivos menor que la síntesis tradicional, también se ha determinado que, dependiendo de las características del extracto, puede dificultarse la separación de morfologías. En este trabajo se llevó a cabo la síntesis verde de las nanobarras usando extracto acuoso de mora, las cuales fueron caracterizadas por medio de espectrofotometría de UV-Vis y se determinó la longitud de onda en que se encontraba el plasmón de resonancia superficial longitudinal (LSPR), lo cual también es indicativo de la forma de la nanopartícula. Según los resultados obtenidos, el extracto de mora favorece la formación de nanoestructuras en forma de barra con valores de LSPR alrededor de 800 y 900 nm. Posteriormente, se purificaron las AuNBs obtenidas para eliminar el CTAB remanente y facilitar el recubrimiento con PEG tiolado (PEG-SH). El PEG-SH es un polímero que se caracteriza por la reactividad del grupo tiol, que facilita su enlazamiento covalente a las nanopartículas y, además, por conferir estabilidad estérica a las nanopartículas. En particular, para este proyecto, se usó un método de recubrimiento de AuNBs reportado previamente en la literatura, y se identificó que no alteró la morfología de la barra, ya que se conservaron las longitudes de onda características de las nanobarras de oro (837 nm y 829 nm). Finalmente, se evaluó la estabilidad de estas nanopartículas, usando muestras de AuNBs modificadas y no modificadas con PEG-SH en PBS a 37 °C, para simular condiciones fisiológicas. Se encontró que en las AuNBs modificadas hubo un menor desplazamiento en el LSPR en comparación a las no modificadas, en un periodo de 24 h. Esto demostró que el uso de PEG para modificar las AuNBs, aumenta su estabilidad coloidal y, por ende, facilitaría su uso en entornos fisiológicos.Ítem Acceso abierto Nanomateriales semiconductores ajustables para diagnósticos biomédicos de nueva generación(2025) Prada Urrea, Angie Liseth; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Restrepo Arango, Ricardo León; Morales Aramburo , Álvaro Luis; Duque Echeverri, Carlos AlbertoEste proyecto explora el uso de nanomateriales semiconductores—específicamente, puntos cuánticos biofuncionalizados—para el desarrollo de biosensores ópticos de próxima generación. Al modificar la estructura y las propiedades de confinamiento de estos nanomateriales, es posible controlar con precisión su comportamiento electrónico y óptico. Esta capacidad de ajuste permite crear plataformas de biosensado altamente sensibles y específicas, con un gran potencial para la detección rápida y precisa de enfermedades. La investigación se alinea con los objetivos estratégicos en innovación desde las ciencias básicas a la salud y podría fortalecer significativamente las contribuciones de la universidad en el ámbito del diagnóstico en salud y la nanotecnología.Ítem Acceso abierto Obtención de celulosa bacteriana derivada de la kombucha con potencial aplicación en empaques biodegradables(2025) Melo Ortiz, Miguel; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Urrego García, Dallany Milena; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Torijano Gutiérrez, Sandra Adela; Montoya Góez, Yesid de JesúsLa contaminación por plásticos de un solo uso representa un desafío ambiental crítico, especialmente en la industria de alimentos, donde los empaques desechables son ampliamente utilizados. En respuesta a esta problemática, este proyecto propone el uso de celulosa bacteriana producida por cultivos simbióticos de bacterias y levaduras (SCOBY), obtenidos del cultivo de kombucha, como una alternativa biodegradable y sostenible para la fabricación de empaques. El proceso inicia con la fermentación de un medio nutritivo a base de té y una fuente de carbono. Aunque el azúcar es el sustrato tradicional, se podría evaluar residuos orgánicos como cáscaras de frutas y otros desechos agroindustriales como materia prima, lo que permite reducir costos, promover la economía circular y mejorar la sostenibilidad del proceso. Durante la fermentación, se forma una película gelatinosa de celulosa bacteriana sobre la superficie del medio, la cual es cosechada, purificada y liofilizada para su caracterización.. Adicionalmente, se evaluó la mezcla de la celulosa obtenida con polivinil alcohol (PVA) con el fin de analizar los cambios en las propiedades de la celulosa bacteriana al mezclarse con otros polímeros biodegradables. A las películas obtenidas se le realizaron pruebas que incluyen análisis físico-mecánicos, químicos y microbiológicos, con el fin de determinar su viabilidad como material de empaque. Además, se estudian los subproductos del proceso fermentativo, como la presencia de ácidos orgánicos y compuestos fenólicos con propiedades antioxidantes, lo que abre la posibilidad de integrar un modelo de biorrefinería para aprovechar todo el potencial del cultivo. El enfoque inicial está orientado hacia empaques biodegradables de alimentos, con un diseño que permita compostabilidad y reducción del impacto ambiental. Sin embargo, el proyecto plantea una futura diversificación hacia sectores de mayor valor agregado, como biomateriales para dispositivos médicos, tejidos y farmacéutica.Ítem Acceso abierto Obtención de nanopartículas compuestas basadas en alginato de sodio e hidroxiapatita con potenciales aplicaciones en el campo de la ingeniería biomédica(2025) Gómez Cataño, Juan Alejandro; Giraldo Restrepo, Miguel; Albino Pérez, Mary Leidy; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia ElenaLas nanopartículas poliméricas son especialmente prometedoras en el campo de la ingeniería biomédica debido a su capacidad para proporcionar una liberación controlada de fármacos, además de mejorar la biocompatibilidad. En particular, las nanopartículas tipo core-shell presentan ventajas significativas frente a las nanopartículas simples. Estas estructuras, compuestas por un núcleo de un material recubierto por otro diferente, ofrecen mejoras como menor citotoxicidad, mayor dispersabilidad, mejor biocompatibilidad y citocompatibilidad, mayor capacidad de conjugación con moléculas bioactivas, así como una estabilidad térmica y química superior. Polímeros como el alginato de sodio y materiales cerámicos como la hidroxiapatita de fosfato de calcio (HA) han despertado especial interés en el desarrollo de soluciones biomédicas, debido a sus propiedades de biocompatibilidad, biodegradabilidad, no toxicidad, mucoadhesión, gelificación y formación de películas. La hidroxiapatita en particular destaca por estrecha similitud química con el hueso natural, lo cual ha motivado una amplia investigación en el uso de HA sintética como sustituto óseo o material de reemplazo en aplicaciones biomédicas. El uso de HA a escala nanométrica es especialmente relevante, ya que en este tamaño se ha reportado un aumento significativo en la adsorción de proteínas y en la adhesión de osteoblastos. De lo reportado en la literatura, la combinación de estos dos materiales se ha reportado para obtener hidrogeles implantables o inyectables y micropartículas, pero no nanopartícula; por lo tanto, en este trabajo se propone la estandarización de un protocolo que permita obtener nanopartículas compuestas tipo core-shell de manera sencilla, replicable y reproducible. Para ello, se variaron las cantidades de reactivos y se evaluaron diferentes tasas de goteo, así como tiempos de estabilización y mezcla de soluciones, con el fin de determinar su influencia en el tamaño de las nanopartículas. Asimismo, se sintetizó HA, la cual se empleó como núcleo en la formación de nanopartículas compuestas tipo core-shell mediante el método de síntesis por precipitación, utilizando alginato de sodio como recubrimiento. Las partículas obtenidas presentaron el menor tamaño tuvieron un diámetro promedio de 165,5 nm y un índice de polidispersidad de 0,204. Se ha podido concluir que es posible obtener nanopartículas de menor tamaño al emulsionar previamente la solución que contiene los polímeros antes del goteo, y al realizar dicho goteo de forma manual. El trabajo continúa enfocado en la optimización del protocolo con el objetivo de alcanzar tamaños aún menores, similares a los nanocristales presentes en tejido óseo.Publicación Acceso abierto Obtención de partículas de PLA-PEG para la encapsulación de curcumina(Universidad EIA, 2024) Alzate Ortiz, Carolina; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaRESUMEN: el presente trabajo plantea la obtención de nanopartículas poliméricas de PLA-b-PEG, para la encapsulación de curcumina como potencial tratamiento de cáncer colorrectal en el marco del proyecto “Hidrogel inyectable con nanopartículas como plataforma para la liberación de anticancerígenos”, como respuesta a la necesidad de terapias de cáncer con mayor especificidad y menores efectos secundarios. Para esto, se llevó a cabo la purificación del PLA de grado comercial mediante el método de precipitación, así como la síntesis del copolímero PLA-b-PEG por apertura de anillo de la lactida, seguida de diversas caracterizaciones para confirmar la formación exitosa de este. Posteriormente, se realizó una búsqueda bibliográfica para la selección de un método de preparación de nanopartículas, considerando variables como la eficiencia de encapsulación (> 50 %), el tamaño de partícula (< 200 nm) y el índice de polidispersidad (< 0,3). Asimismo, se llevó a cabo la preparación de las nanopartículas de PLA y PLA-b-PEG mediante el método seleccionado (nanoprecipitación), variando la concentración de polímero, evaluando los efectos de esta sobre el tamaño y el índice de polidispersidad. Por último, se realizó la encapsulación de curcumina, evaluando el efecto de la masa inicial del principio activo sobre las nanopartículas; luego, se llevó a cabo la caracterización de las micelas, en donde se analizó la eficiencia de encapsulación y capacidad de carga de estas, para la verificación de su utilidad como sistemas de transporte y liberación de curcumina. Estos procesos permitieron obtener nanopartículas de PLA y PLA-b-PEG cargadas de curcumina, mediante el método de nanoprecipitación, con tamaño de partícula de 118,133 nm ± 3,592 nm y 107,450 nm ± 21,687 nm, y un índice de polidispersidad 0,177 ± 0,023 y 0,201 ± 0,049 respectivamente, así como eficiencias de encapsulación de 67,7 % ± 16,0 % (PLA) y 72,68 % ± 6,27 % (PLA-b-PEG). Con base a lo anterior, se concluyó que, la nanoprecipitación es un método de preparación de partículas sencillo, económico, con alta reproducibilidad, capaz de producir poblaciones de nanopartículas homogéneas (PDI < 0,3) y tamaños de partícula menores a 200 nm; además de proporcionar la posibilidad de encapsular fármacos hidrofóbicos, como la curcumina. Asimismo, se destaca la posible utilidad de estas nanopartículas, en futuras aplicaciones, en el contexto de terapias para el cáncer.Publicación Acceso abierto Obtención de partículas de poli(éter éter sulfona) sulfonada s(PEES) con posible aplicación en sistemas de liberación controlada(Universidad EIA, 2020) Fusco Guzmán, Anna Lucia; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia AndreaRESUMEN: Los poli-aril-éter son una clase de polímeros comerciales que presentan resistencia química, alta estabilidad térmica y muy buenas propiedades mecánicas. Dentro de la familia de este tipo de polímeros, el poli(éter éter cetona) (PEEK) ha sido el más estudiado en el desarrollo de biomateriales como implantes óseos. Sin embargo, una de las principales desventajas de este material es su insolubilidad, lo cual limita su aplicación en el área biomédica. Como alternativa, se propone el poli(éter éter sulfona) (PEES), el cual, al igual que el PEEK, puede ser sulfonado para obtener materiales biocompatibles, que además presenten bioactividad y citocompatibilidad. Lo anterior, le confiere características al PEES sulfonado (sPEES) para ser empleado en el área biomédica. Sin embargo, en el desarrollo de sistemas de liberación de principios activos, el sPEES ha sido poco estudiado y no hay información reportada a la fecha que indique que se han obtenido partículas de tamaño nanométrico, y solo se han reportado trabajos para la obtención de microesferas. Debido a lo anterior, en este trabajo se realizó una investigación con el fin de obtener partículas a partir del sPEES, con un tamaño inferior a un micrómetro, como posible candidato para el desarrollo de sistemas de liberación de principios activos. Para lograr lo anterior, se evaluaron varios métodos de preparación y se analizó el efecto que tendría la concentración del polímero, sobre la formación de nanopartículas. Adicionalmente, se realizó un análisis de la estabilidad de las nanopartículas al ser almacenadas a 25 °C por un periodo de 30 días y en condiciones fisiológicas simuladas. A partir de los procedimientos experimentales propuestos para llevar a cabo este trabajo, fue posible determinar las condiciones que dieran lugar a la formación de partículas de tamaño nanométricas (menores a 200 nm) y estables en las condiciones de almacenamiento evaluadas. Finalmente, estos resultados permitieron concluir que el polímero sPEES de origen sintético, es un material prometedor para la formación de nanopartículas, con posible aplicación en sistemas de liberación de principios activos.