Funcionalización y conjugación de arcillas como plataformas potenciales para nanovacunas

Abstract

Los hidróxidos dobles laminares (HDL) son nanoarcillas sintéticas que se han utilizado como adyuvantes y transportadores de antígenos en nanovacunas desarrolladas mediante bioconjugación pasiva. Sin embargo, la bioconjugación activa para unir antígenos covalentemente y generar nanovacunas de subunidades permanece inexplorada. En este proyecto, se investigó la síntesis, funcionalización y conjugación activa de HDL para producir nanovacunas de subunidades con péptidos del SARS-CoV-2. La síntesis de HDL de Mg-Al mediante coprecipitación y tratamiento hidrotérmico produjo partículas monodispersas con un tamaño promedio de 100 nm. Su funcionalización con (3-aminopropil)trietoxisilano (APTES) fue mejor que con otros organosilanos (3-glicidoxipropil trimetoxisilano (GPS) y (3-cloropropil) trimetoxisilano (CPS)). Se utilizó glutaraldehído (GTA) como ligador para unir lisina, una biomolécula modelo, y así establecer las mejores condiciones para la aminación reductora. Finalmente, dos péptidos, P20 y P30 (epítopos de la proteína espícula del SARS-CoV-2), se unieron a la superficie de HDL para producir dos vacunas candidatas de subunidades, alcanzando concentraciones peptídicas de 125 y 270 μg/mL, respectivamente. Las partículas se caracterizaron mediante DLS, TEM DRX, TGA, DSC y FTIR. Los estudios de citotoxicidad revelaron que el conjugado con P20 no fue tóxico hasta concentraciones de 250 μg/mL, mientras que los estudios de inmunogenicidad mostraron que dicho conjugado indujo títulos de IgG similares a los alcanzados con hidróxido de aluminio como adyuvante

Layered double hydroxides (LDHs) are synthetic nanoclays that have been used as adjuvants and antigen carriers in nanovaccines developed through passive bioconjugation. However, active bioconjugation to covalently bind antigens and generate subunit nanovaccines remains unexplored. In this project, the synthesis, functionalization, and active conjugation of LDHs were investigated to produce subunit nanovaccines with SARS-CoV-2 peptides. LDHs based on Mg-Al were synthesized via co-precipitation and hydrothermal treatment, yielding monodisperse particles with an average size of 100 nm. Functionalization with (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) outperformed other organosilanes such as (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GPS) and (3-chloropropyl)trimethoxysilane (CPS). Glutaraldehyde (GTA) was used as a linker to attach lysine, a model biomolecule, to establish optimal conditions for reductive amination. Finally, two peptides, P20 and P30 (epitopes from the SARS-CoV-2 spike protein), were covalently bound to the LDH surface to produce two subunit vaccine candidates, reaching peptide concentrations of 125 and 270 μg/mL, respectively. The particles were characterized by DLS, TEM, XRD, TGA, DSC, and FTIR. Cytotoxicity studies revealed that the P20 conjugate was non-toxic up to 250 μg/mL, while immunogenicity studies showed that it induced IgG titers comparable to those obtained using aluminum hydroxide as an adjuvant.