Nanopartículas híbridas cargadas con un compuesto bioactivo y su efecto en biomarcadores neuroinflamatorios como potencial tratamiento de la enfermedad de Alzheimer

Hybrid nanoparticles loaded with a bioactive compound and their effect on neuroinflammatory biomarkers as a potential treatment for Alzheimer’s disease

Alondra Vargas Barona (2024)

La enfermedad de Alzheimer (EA) es una enfermedad neurodegenerativa progresiva caracterizada por el deterioro cognitivo asociado a la acumulación de la proteína beta amiloide (Aβ). La Aβ activa a las células gliales del cerebro, generando un aumento en la secreción de citocinas pro-inflamatorias que conducen a la neuroinflamación y muerte neuronal. Actualmente no existen tratamientos efectivos que curen o detengan su progresión, por ello, la EA se considera como una prioridad de salud mundial. Las principales limitaciones son la baja biodisponibilidad del fármaco y la impermeabilidad de la barrera hematoencefálica (BHE). Afortunadamente, la nanomedicina ha surgido como un campo prometedor para el desarrollo de nuevos sistemas para la entrega controlada y dirigida de fármacos hacia el cerebro. Por ello, en este trabajo se sintetizaron nanopartículas híbridas de polímeros y lípidos (NPsHPL) conjugadas con transferrina (Tf) para facilitar el cruce de la BHE, y cargadas con N-acetilcisteína (NAC) por su efecto anti-inflamatorio, y se llevó a cabo su caracterización fisicoquímica. Posteriormente se implementó un modelo in vitro con astrocitos humanos derivados de células pluripotentes inducidas (iPSC) provenientes de un paciente diagnosticado con la EA, las cuales se llevaron a un estado reactivo por la estimulación con lipopolisacárido (LPS). El cultivo de células fue tratado con las NPsHPL conjugadas con Tf y cargadas con NAC (NPsHPL-Tf-NAC) a 0.25 mg/mL y NAC libre a 5 mM. Los resultados mostraron que las NPsHPL-Tf-NAC modularon favorablemente la expresión de genes pro-inflamatorios, como la interleucina-1β (IL-1β), la proteína precursora de amiloide (APP) y la proteína ácida fibrilar glial (GFAP). Además, redujo la secreción de las citocinas pro-inflamatorias interleucina 6 (IL-6), IL-1β e interferóngamma (INF-γ), ambos casos respecto al grupo de células que no recibieron algún tratamiento. Por otra parte, la NAC libre sólo tuvo este efecto en la expresión de IL-1β y la secreción de las citocinas IL-6 e INF-γ. Estos resultados posicionan a las NPsHPL-Tf-NAC como un potencial tratamiento para la EA.

Alzheimer’s disease (AD) is a progressive neurodegenerative disease characterized by cognitive impairment associated with the accumulation of beta-amyloid protein (Aβ). Aβ activates glial cells in the brain, increasing the secretion of pro-inflammatory cytokines that lead to neuroinflammation and neuronal death. Currently, there are no effective treatments that cure or stop its progression, therefore AD is considered a global health priority. The main limitations are the low drug bioavailability and impermeability of the blood-brain barrier (BBB). Fortunately, nanomedicine has emerged as a promising field for the development of new nanosystems for the controlled and targeted delivery of drugs to the brain. Therefore, in this work, lipid–polymer hybrid nanoparticles (LPHNPs) conjugated with transferrin (Tf) to facilitate crossing the BBB, and loaded with N-acetylcysteine (NAC) for its anti-inflammatory effect were synthesized, and their physicochemical characterization was carried out. Subsequently, an in vitro model with human astrocytes derived from induced pluripotent stem cells (iPSC) from an AD diagnosed patient was implemented, which were brought to a reactive state by stimulation with lipopolysaccharide (LPS). The cell culture was treated with Tf-conjugated LPHNPs loaded with NAC (LPHNPs-Tf-NAC) at 0.25 mg/mL and free NAC at 5 mM. The results showed that LPHNPs-Tf-NAC favorably modulated the expression of pro-inflammatory genes, such as interleukin-1β (IL-1β), amyloid precursor protein (APP) and glial fibrillary acidic protein (GFAP). In addition, they reduced the secretion of the pro-inflammatory cytokines interleukin 6 (IL-6), IL-1β and interferon-gamma (INF-γ), both cases compared to the group of cells that did not receive any treatment. On the other hand, free NAC only had this effect on the expression of IL-1β and the secretion of the cytokines IL-6 and INF-γ. These results position LPHNPs-Tf-NAC as a potential treatment for AD.

Master thesis

nanopartículas híbridas; enfermedad de Alzheimer; neuroinflamación; astrocitos; iPSC; nanomedicina hybrid nanoparticles, Alzheimer’s disease, neuroinflammation; astrocytes; iPSC; nanomedicine BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA OTRAS ESPECIALIDADES DE LA BIOLOGÍA OTRAS OTRAS

Evaluación de sobrecarga por cifrado en redes multisalto para la internet de las cosas médicas

Evaluation of encryption overload in multihop networks for the internet of medical things

Adrián Neftalí Sánchez (2022)

El Internet de las cosas médicas (IoMT por sus siglas en ingles) permitirá habilitar servicios y aplicaciones enfocados a diagnósticos más precisos y mejorar la cobertura efectiva de los sistemas de salud. Para esto, es necesario la recolección y envío de información de salud de las personas a través de sensores que monitorean continuamente los signos vitales de las personas. El envío a través de redes para el internet de las cosas (IoT por sus siglas en ingles) de información de salud plantea varios retos importantes para los sistemas de comunicaciones. Uno de los más relevantes es el de preservar la confidencialidad y privacidad de la información desde su recolección hasta su tratamiento y almacenamiento. Esto es especialmente complejo considerando que los sensores utilizados suelen tener pocos recursos en términos de memoria y capacidad de procesamiento. Por lo tanto se han propuesto una serie de algoritmos que cifran esta información de una manera eficiente usando los recursos limitados con los que cuentan estos dispositivos. Estos algoritmos han sido evaluados desde la perspectiva de consumo de potencia y rendimiento. Sin embargo, no se ha hecho una evaluación de cómo éstos afectan el comportamiento de una red IoMT en su conjunto. El presente trabajo de investigación busca evaluar el comportamiento de la implementación de una red IoMT cuya pila de tecnologías en su capa de seguridad utilice algoritmos de cifrado ligero para proteger información desde el momento de conformación de la red. Para realizar esta evaluación se consideraron 5 candidatos de algoritmos de cifrado ligero del concurso que está llevando a cabo el instituto nacional de estándares y tecnología de los Estados Unidos (NIST por sussiglas en ingles), con los cuales utilizando métricas de red, se evaluó el comportamiento de la red al variar entre los distintos algoritmos de cifrado ligero además de compararlos con una implementación del cifrado por defecto AES-128 y una implementación sin ningún tipo de cifrado. Para realizar las diferentes implementaciones con las que se realizó esta evaluación se utilizó el sistema operativo IoT Contiki-ng el cual fue implementado tanto en dos distintos simuladores (Cooja y Renode) como en el dispositivo físico Sensortag-CC2650.

The Internet of medical things (IoMT) will enable services and applications focused on more accurate diagnoses and improve the effective coverage of health systems. For this, it is necessary to collect and send people’s health information through sensors that continuously monitor people’s vital signs. Delivering health information over internet of things networks (IoT) poses several significant challenges for communications systems. One of the most relevant is to preserve the confidentiality and privacy of the information from its collection to its treatment and storage. This is especially complex considering that the sensors used tend to have few resources in terms of memory and processing capacity. Therefore, a series of algorithms have been proposed that encrypt this information efficiently using the limited resources available to these devices. These algorithms have been evaluated from the perspective of power consumption and performance. However, no assessment has been made of how these affect the behavior of an IoMT network as a whole. This research work seeks to evaluate the behavior of an implementation of an IoMT network whose stack of technologies in its security layer uses lightweight encryption algorithms to protect information from the moment the network is formed. To carry out this evaluation, 5 candidates for lightweight encryption algorithms from the contest being carried out by National Institute of Standards and Technology (NIST) were considered, with which, using network metrics, the behavior of the network was evaluated for different lightweight encryption algorithms in addition to comparing them. with an implementation of the default encryption AES-128 and an implementation without any encryption. To carry out the different implementations with which this evaluation was carried out, the IoT Contiki-ng operating system was used, which was implemented both in two different simulators (Cooja and Renode) and in the physical device Sensortag-CC2650.

Master thesis

IoT, IoMT, Contiki-NG, WSN, 6LoWPAN, RPL, IPv6, DTLS, TLS, PSK, TinyDTLS, CoAP, CC2650, CC2538, Grain-128AEAD, Xoodyak, ASCON, GIFT-COFB, TinyJambu, AES-128 IoT, IoMT, Contiki-NG, WSN, 6LoWPAN, RPL, IPv6, DTLS, TLS, PSK, TinyDTLS, CoAP, CC2650, CC2538, Grain-128AEAD, Xoodyak, ASCON, GIFTCOFB, TinyJambu, AES-128 INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES