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Additional file 1. Supplemental Experimental Section, Supplemental Figures S1 to S6 and Supplemental References.

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Gene therapy is a very promising branch of biomedicine that aims to treat inherited or acquired diseases (such as cancer, cardiovascular, neurological and inflammatory diseases) at molecular level. The purpose is to restore correct cell function using nucleic acids (NAs) as therapeutic agents. Depending on the NAs inserted, there are different mechanisms of action. For instance, plasmids DNA (pDNAs) use the patient's biological machinery to replace the defective gene and express the healthy exogenous gene of interest. Other NAs, such as small interfering RNAs (siRNAs), prevent the synthesis of the pathogenic protein by knockdown the corresponding genes. In most cases, NAs require a carrier agent, known as vector, for their internalization into the target cells. Viruses were the source of inspiration during the early stages of gene therapy for the insertion of NAs into cells. Nowadays, viral vectors are still in use due to their high efficiency; however, the undesirable adverse effects associated with their use are forcing the search for alternatives. Among the different synthetic options for non-viral vectors, polymeric and colloidal systems stand out. Within colloidal systems, cationic lipids (CLs) are perhaps the most studied group due to their ability to interact electrostatically with anionic NAs, and spontaneously self-organize in aqueous solution forming structures similar to that of the cell membrane. The resulting complex between the CLs and NAs, well-known as lipoplex, must transport the NAs into cells and release them into the cytoplam without causing damage. The efficiency of this process will depend on the vector’s capacity to overcome the known biological barriers during its physiological journey...

Se espera de la nanociencia y la nanotecnología que hagan frente a muchos de los retos que amenazan nuestro futuro, desde el almacenamiento de energía hasta la cura de enfermedades. En este contexto, las nanopartículas de oro se encuentran entre los sistemas que están a la cabeza de esta lucha, ofreciendo una combinación única de propiedades ópticas modulables (resonancias plasmónicas superficiales localizadas, LSPRs) y alta estabilidad química con reactividad controlable. Entre la gran variedad de campos de aplicación cubiertos por las nanopartículas de oro, su uso en la detección, el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades humanas pueden ser de las que produzcan un mayor impacto en la sociedad. En esta tesis titulada "Síntesis y Ensamblaje de Nanoestructuras Plasmónicas de Oro Uniformes para Aplicaciones en Biomedicina", hemos trabajado en el desarrollo de enfoques novedosos para la síntesis de nanoestructuras plasmónicas que puedan utilizarse para el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades humanas. Específicamente, los aspectos fundamentales en ella tratados son la síntesis de nanopartículas de oro con propiedades ópticas específicas y su subsiguiente funcionalización y/o auto-ensamblaje, con el objetivo de explotarlas para estudiar y detectar el proceso de amiloidogénesis, así como su aplicación en terapia fototérmica. Una de las principales innovaciones de este trabajo es la implementación de los láseres pulsados como herramientas valiosas para controlar algunos de los aspectos anteriormente mencionados. Como primera estrategia se han sintetizado nanoesferas de oro con elevada monodispersidad y se han auto-ensamblado sobre sustratos usando plantillas piramidales, mediante funcionalización con polietilenglicol tiolado y en presencia de pequeñas concentraciones de un surfactante catiónico. Siguiendo con el concepto de síntesis y funcionalización racionales, se fabricaron nanovarillas de oro y se estabilizaron con el modelo prionoide RepA-WH1. Este enfoque nos permitió inducir la formación de oligómeros amiloides, especies tóxicas que juegan un papel clave en la etiología de una serie de devastadoras enfermedades humanas degenerativas. Además, aprovechamos la sensibilidad de las LSPR y las propiedades de las nanopartículas plasmónicas para incrementar la señal Raman de moléculas (SERS) para monitorizarlo. En una segunda aproximación, aprovechamos la fuerte interacción de las nanopartículas plasmónicas con pulsos láser de femtosegundos para el auto-ensamblaje de nanopartículas de oro anisótropas, así como para su uso en terapia fototérmica...