Con la ayuda de esponjas insertadas en el torrente sanguíneo para absorber el exceso de medicamentos, los médicos esperan prevenir los efectos secundarios peligrosos de los agentes de quimioterapia tóxicos o incluso administrar dosis más altas para derribar tumores, como el cáncer de hígado, que no responden a mástratamientos benignos.
La "esponja de fármaco" es un polímero absorbente que recubre un cilindro que se imprime en 3D para encajar con precisión en una vena que lleva la sangre que fluye fuera del órgano objetivo, el hígado en el cáncer de hígado, por ejemplo.cualquier fármaco no absorbido por el tumor, evitando que alcance y potencialmente envenene otros órganos.
En las primeras pruebas en cerdos, el absorbedor de fármacos recubierto de polímero absorbió, en promedio, el 64 por ciento de un fármaco para el cáncer de hígado, el agente quimioterápico doxorrubicina, inyectado en sentido ascendente.
"Los cirujanos introducen un alambre en el torrente sanguíneo y colocan la esponja como un stent, y simplemente lo dejan durante el tiempo que administra la quimioterapia, quizás unas pocas horas", dijo Nitash Balsara, profesor de ingeniería química y biomolecular enla Universidad de California, Berkeley, y un científico de la facultad en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
"Debido a que es un dispositivo temporal, hay una barra más baja en términos de aprobación por parte de la FDA", dijo Steven Hetts, un radiólogo intervencionista de UC San Francisco que se acercó por primera vez a Balsara en busca de una forma de eliminar los medicamentos del torrente sanguíneo. "Creo que este tipo de quimiofiltro es una de las vías más cortas para los pacientes".
La mayoría de los medicamentos contra el cáncer son venenosos, por lo que los médicos siguen una línea delicada al administrar la quimioterapia. Una dosis debe ser suficiente para matar o detener el crecimiento de las células cancerosas, pero no lo suficientemente alta como para dañar irreparablemente los otros órganos del paciente. Aun así, la quimioterapia esgeneralmente acompañado de efectos secundarios importantes, que incluyen náuseas, vómitos, diarrea y supresión del sistema inmunológico, sin mencionar la pérdida de cabello y las úlceras.
"Estamos desarrollando esto en torno al cáncer de hígado porque es una gran amenaza para la salud pública - hay decenas de miles de casos nuevos cada año - y ya tratamos el cáncer de hígado con quimioterapia intraarterial", dijo Hetts. "PeroSi lo piensa bien, podría usar este tipo de enfoque para cualquier tumor o enfermedad que se limite a un órgano y desee absorber el fármaco en el lado venoso antes de que pueda distribuirse y causar efectos secundarios en otras partes del cuerpo.En última instancia, nos gustaría utilizar esta tecnología en otros órganos para tratar tumores renales y cerebrales ".
Hetts, Balsara y sus colegas de UC Berkeley, UCSF y la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill, publicarán sus resultados en línea el 9 de enero en la revista Ciencia Central ACS , una publicación de acceso abierto de la American Chemical Society.
Tratamientos más suaves
Hetts, jefe de neurorradiología intervencionista de los hospitales de la UCSF Mission Bay, trata los tumores del ojo y el cerebro insertando catéteres en el torrente sanguíneo para administrar los medicamentos de quimioterapia directamente en el sitio del tumor. Esto administra la dosis máxima al tumor yla dosis mínima para el resto del cuerpo, minimizando los efectos secundarios. Es una gran mejora con respecto a la inyección de medicamentos de quimioterapia directamente en el torrente sanguíneo, lo que permite que los medicamentos alcancen y envenenen todas las partes del cuerpo y se arriesgue a que el tumor sucumbe antes que el paciente.Sin embargo, normalmente más de la mitad de la dosis inyectada en el cuerpo escapa del órgano diana.
Hace varios años, comenzó a pensar en una mejora importante: filtrar la sangre que sale del órgano objetivo para eliminar el exceso de quimioterapia de modo que una cantidad mucho menor del medicamento llegue al cuerpo en su conjunto.
Balsara, un ingeniero químico que se especializa en polímeros iónicos para baterías y pilas de combustible, es una de las personas a las que Hetts se acercó para encontrar un absorbente adecuado para poner en el torrente sanguíneo. En 2016, la ex becaria postdoctoral de UC Berkeley y Berkeley Lab, Chelea Chen, identificóun polímero iónico, similar a los polímeros utilizados en las pilas de combustible, que absorbió eficazmente la doxorrubicina
"Un absorbedor es un concepto estándar de ingeniería química", dijo Balsara. "Los absorbentes se utilizan en la refinación de petróleo para eliminar sustancias químicas no deseadas como el azufre. Literalmente, hemos eliminado el concepto del refinado de petróleo y lo hemos aplicado a la quimioterapia".
Ese polímero llevó al equipo de Balsara a una versión comercial del polímero absorbente que era más fácil de obtener en grandes cantidades, y el postdoctorado de Berkeley Hee Jeung Oh pasó más de un año perfeccionando una forma de adherir el polímero a un cilindro impreso en 3D con entrecruzadopuntales que podrían colocarse dentro de la vena de una persona.
"Es importante colocar el cilindro en la vena; si el ajuste es deficiente, la sangre con el fármaco disuelto pasará por el cilindro sin interactuar con el absorbente", dijo Balsara. Reconociendo la necesidad de personalizar el dispositivo para pacientes individuales, Balsara solicitó la ayuda de un colaborador de mucho tiempo, Joseph DeSimone, director ejecutivo de Carbon, Inc., una empresa de impresión 3D en Redwood City.
en los experimentos informados en Ciencia Central ACS , Hetts implantó el dispositivo impreso en 3D en la vena de un cerdo y midió la cantidad de doxorrubicina inyectada corriente arriba que quedaba corriente abajo del absorbedor. En un cerdo sano, se eliminó aproximadamente el 64 por ciento del fármaco.
Actualmente se encuentran en medio de experimentos para determinar cuánta droga se absorbe cuando el dispositivo se implementa a la salida de un hígado de cerdo sano, aunque la verdadera prueba será en humanos, quizás en un par de años, dijo Hetts.
"Esta es una validación in vivo de primer nivel de que sí, este dispositivo se unirá al fármaco en el torrente sanguíneo", dijo. "Pero la prueba exhaustiva en animales no es el siguiente camino; el siguiente camino es obtener la aprobación condicional de la FDA para hacerprimeros estudios en humanos, porque es mucho más realista probarlos en personas que tienen cáncer en lugar de continuar con las pruebas en cerdos jóvenes que por lo demás tienen hígados sanos ".
Hetts dice que la técnica es superior a otro tratamiento para el cáncer de hígado que ahora se está probando, lo que requiere una cirugía endovascular importante para bloquear completamente las salidas del hígado con globos y desviar la sangre que fluye hacia una máquina de diálisis externa, donde se extrae el medicamento yla sangre regresó al cuerpo.
"Hay muchas oportunidades para desarrollar dispositivos menos invasivos que unirán el medicamento de una manera más suave", dijo.
Las esponjas de medicamentos podrían aplicarse a muchos tipos de tumores y medicamentos de quimioterapia, dijo Hetts, y podrían usarse para absorber otros medicamentos peligrosos, como antibióticos de alta potencia que son tóxicos para los riñones pero necesarios para matar un patógeno.
"Creemos que este es un concepto de aplicación general", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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