Preparation and characterization of fibroin nanoparticles obtained from Bombyx mori L. Pilamo 1 cocoons

Preparación y caracterización de nanopartículas de fibroína obtenidas a partir de capullos de Bombyx mori L. Pilamo 1

La fibroína de seda (FS) es una biomacromolécula compuesta de proteínas con propiedades como biocompatibilidad, biodegradabilidad y baja inmunogenicidad. Así, las nanopartículas de fibroína de seda (FNps) superan los inconvenientes de las nanopartículas sintéticas no degradables. Estudiamos las propiedades estructurales y térmicas de la SF y las FNps procedentes de capullos de Bombyx mori L. cruzados con Pilamo I. La fibroína bruta (RF) se obtuvo utilizando una solución de Na₂CO₃ sódico como parte de un diseño experimental para mejorar la extracción, y las FNps se obtuvieron desnaturalizando la RF con una solución ternaria de CaCl₂:H₂O:CH₃CH₂OH, seguida de precipitación utilizando un método antisolvente con propanol. El capullo de Pilamo I, la RF y la FNps se caracterizaron mediante espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), microscopia electrónica de barrido (SEM) y química elemental, (SEM), y análisis químico elemental de rayos X de dispersión de energía (EDS). La dispersión de la luz (DLS) y las propiedades térmicas de RF y FNps se estudiaron mediante análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Los resultados de FTIR mostraron que se había obtenido fibroína cruda sin sericina, y los resultados de SEM mostraron que las partículas de tamaño nanométrico tenían una estructura globular y porosidad aparente. Las diferencias en la entalpía de los picos de cristalización en las curvas DSC y TGA mostraron que las FNps tenían mayor estabilidad térmica que las fibras RF. Este resultado impulsa el desarrollo de materiales alternativos como vehículos de compuestos activos procedentes de extractos naturales.

1. INTRODUCCIÓN

Las nanopartículas pueden servir como vehículos para compuestos activos (Faraji y Sepehri, 2018; Wenk et al., 2011; Xu et al., 2019) debido a su biodegradabilidad y capacidad de tasa de liberación controlada (Lozano et al., 2017). Los polímeros naturales, como las proteínas (Zhao et al., 2015), se han utilizado para producir nanopartículas. La fibroína de seda (FS) es un biomaterial polimérico que presenta propiedades estructurales únicas y deseables, como autoensamblaje, resistencia mecánica, flexibilidad de procesamiento, biodegradabilidad y biocompatibilidad (Koh et al., 2015; Liu et al., 2015; Lozano et al., 2017).

Aunque el SF se ha utilizado durante miles de años en la industria textil (Koh et al., 2015), las mejoras biotecnológicas de este material han extendido su uso para generar andamios, películas, hidrogeles y nanopartículas para diversas aplicaciones (Kim et al., 2016; Niu et al., 2019; Tudora et al., 2013; Wu et al., 2013; Yadav y Kumar, 2014). La fibroína está presente en los capullos de diferentes razas de Bombyx mori (la polilla de la seda doméstica), que normalmente crecen y producen seda en todo el mundo de forma climatérica estandarizada (Cifuentes, 1999). Sin embargo, la fibroína obtenida varía en estructura y propiedades físico-químicas (Jaramillo et al., 2017; Koh et al., 2015).