Description
La identificación de sustancias con actividad anticancerígena constituye un reto para la investigación y desarrollo de tratamientos del cáncer, esta es una tarea costosa y con largos tiempos de respuesta que requiere constante innovación para el desarrollo de nuevas metodologías orientadas al tamizaje de moléculas candidatas a ser utilizadas para el diseño de nuevos fármacos. Un parámetro relevante en la efectividad de un tratamiento es la afinidad de interacción del fármaco por una diana específica. Por ejemplo, los fármacos atimitóticos de tipo taxano, se unen a la ¡3- Tubulina e inhiben el proceso de reproducción celular, lo cual es útil para detener el crecimiento de neoplasias. El éxito que han tenido los fármacos taxanos en el tratamiento del cáncer ha incentivado a que muchos investigadores trabajen en la adquisición de nuevos fármacos con mecanismos de acción similares y en identificar nuevas moléculas con alta afinidad por la ¡3-Tubulina.
Se presentarán los resultados finales del diseñó, implementación y evaluación un biosensor para cuantificar la interacción entre fármacos antimitóticos con ¡3-Tubulina, basado en la determinación experimental de la dureza química por Espectroscopia de Capacitancia Electroquímica (ECE).
El biosensor desarrollado utiliza como receptor ¡3-Tubulina inmovilizada en una monocapa mixta de 11-ferrocenil-1-undecanotiol y ácido 16-Mercaptohexadecanoico autoensamblada sobre un sustrato de oro, el cual funciona como electrodo de trabajo en una celda electroquímica de tres puntas, junto con un electrodo de referencia de Ag/AgCl 3 [M] y un contraelectrodo de platino. La evaluación del biosensor se llevó a cabo midiendo el espectro de capacitancia electroquímica con diferentes concentraciones de tres fármacos antimitóticos ampliamente utilizados en el tratamiento de cáncer: Paclitaxel, Docetaxel y Epotilona B. La dureza química se obtuvo como el inverso de la distancia entre los cortes con las abscisas del las gráficas de Nyquist de capacitancia. Los datos obtenidos se parametrizaron, graficaron y analizaron por medio de algoritmos desarrollados en lenguaje python y organizados en un Jupiter Notebook.
Para la calibración del biosensor se construyeron curvas analíticas por dos métodos diferentes, para el primero se utilizó la dureza química y para el segundo se definió la dureza química efectiva, con la cual, se logró reducir la dependencia de la medida del biosensor de las condiciones de la superficie de interacción, mejorando su capacidad de detección. Se estimó la afinidad β-Tubulina - fármaco por medio de las isotermas de Freundlich. Los valores obtenidos para la constante de Freundlich de los tres fármacos están en el rango 77 [nM] < Kf < 82 [nM]. Los límites de detección LOD y cuantificación LOQ del biosensor para los tres fármacos fueron menores a 30 [nM] y 97 [nM] respectivamente.
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Identifying substances with anticancer activity constitutes a challenge for researching and develop-ment of cancer treatments, this is an expensive and long answer time task that requires constant innovation for the development of new methodologies oriented to the screening of molecules that can be used for designing new drugs. A relevant parameter in a treatment effectiveness is the interaction affinity of the drug for a specific target. For instance, taxane drugs binds to the ¡3-Tubulin and inhibit the process of cell reproduction stopping the neoplastic growing. The success of taxane drugs in can-cer treatment has encouraged many researchers to work on the acquisition of new drugs with similar action mechanisms and identify new molecules with high binding affinity for ¡3-Tubulin.
A biosensor to quantify the binding affinity of antimitotic drugs for ¡3 - Tubulin based on the experimen¬tal determination of chemical hardness by Electrochemical Capacitance Spectroscopy, was desin-gned, implemented and evaluated. The biosensor developed uses as receptor ¡3-Tubulin inmovilized in a mixed self-assembled monolayer of 11-ferrocenyl-1-undecanethiol and 16-mercaptohexadecanoic acid on a gold substrate, wich works like working electrode into an electrochemical cell of three points, with an reference electrode of Ag/AgCl 3 [M] and a platinum counter electrode. The biosensor was evaluated measuring the electrochemical capacitance spectra of differents concentrations of threee antimitotic drugs widely used in cancer treatment: Paclitaxel, Docetacel and Epothilone B. The che-mical hardnees was obtained as the inverse of the distance between cutting points with the abscissas of the capacitance Nyquist plot. Data was parametrized, plotted and analyzed by using python algorithms developed and organized into a Jupiter Notebook
Finally, the biosensor was calibrated by analytic curves done by two different methods, the first using the chemical hardness and for the second the effective chemical hardness was defined, whit this, the measurement dependence on the interaction surface was reduced, improving the biosensor detection ability. The binding affinity of the drug for β-Tubulin was stimated using the Freundlich isotherms. The Freundlich constant obtained for the three drugs are between the range 77[nM] < Kf < 82[nM]. The limit of Detection and Limit of Quantification for the three drugs are less than 30 [nM] and 97 [nM] respectively.
