Antecedentes: Una de las limitaciones terapéuticas del uso de doxorrubicina (DOX) como fármaco anticancerígeno es su cardiotoxicidad. Su hidrofilicidad también causa dificultades para lograr una liberación sostenida. La entrega simultánea con el conocido antioxidante natural quercetina podría mejorar su cardiotoxicidad. Por lo tanto, el objetivo principal de este trabajo es estudiar el potencial de nanopartículas de sílice mesoporosa MCM-41 carboxiladas y no carboxiladas para la carga doble de la doxorrubicina hidrocloruro hidrofílica y la quercetina hidrofóbica (Q) en un nanotransportador con un patrón de liberación modificado para reducir los efectos secundarios cardiotoxicos de la doxorrubicina in vitro. Métodos: Los métodos incluyeron la modificación de MCM-41, la carga simple y doble de MCM-41 modificado y no modificado, la caracterización fisicoquímica, pruebas de liberación in vitro y estudio cinético, y estudios de viabilidad celular in vitro. Resultados: La doxorrubicina y la quercetina se cargaron con éxito de manera doble con una eficiencia de encapsulación (EE) de 43 +/- 4.1% y 37 +/- 4.5%, respectivamente, en MCM-41 nativo. La carboxilación post-sintética dio como resultado una EE de 49 +/- 4.3% (DOX) y 36 +/- 4.0% (Q) y una disminución doble de la cardiotoxicidad en H9c2 (IC = 5.96 um). Se lograron perfiles de liberación sostenida durante 72 h. Conclusiones: Se propuso un procedimiento exitoso para la carga doble eficiente de un fármaco hidrofílico y un fármaco hidrofóbico. Los nanosistemas doble cargados modificados con carboxilo demuestran una disminución de la cardiotoxicidad in vitro de la doxorrubicina y pueden considerarse como una formulación quimioterapéutica potencial.