Un equipo de investigadores de la Universidad de Pensilvania ha desarrollado un modelo informático que ayudará en el diseño de nanoportadores, estructuras microscópicas que se utilizan para guiar los fármacos hacia sus objetivos en el cuerpo. El modelo explica mejor cómo se ondulan las superficies de diferentes tipos de célulasdebido a las fluctuaciones térmicas, informando las características de los nanoportadores que los ayudarán a adherirse a las celdas el tiempo suficiente para entregar sus cargas útiles.
El estudio fue dirigido por Ravi Radhakrishnan, profesor en los departamentos de bioingeniería e ingeniería química y biomolecular de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Penn, y Ramakrishnan Natesan, miembro de su laboratorio.
También contribuyeron al estudio Richard Tourdot, miembro del laboratorio de Radhakrishnan; David Eckmann, Profesor Horatio C. Wood de Anestesiología y Cuidados Críticos en la Facultad de Medicina Perelman de Penn; Portonovo Ayyaswamy, Profesor Asa Whitney de Ingeniería Mecánica y Mecánica Aplicadaen Penn Engineering; y Vladimir Muzykantov, profesor de farmacología en Penn Medicine.
fue publicado en la revista Ciencia abierta de la Royal Society .
Los nanoportadores se pueden diseñar con moléculas en su exterior que solo se unen a biomarcadores que se encuentran en un cierto tipo de célula. Este tipo de focalización podría reducir los efectos secundarios, como cuando los medicamentos de quimioterapia destruyen células sanas en lugar de cancerosas, pero la biomecánica deeste proceso de unión es complejo.
El trabajo anterior de algunos de los investigadores descubrió una relación contraria a la intuición que sugería que agregar más moléculas de orientación en la superficie del nanoportador no siempre es mejor.
Un nanotransportador con más de esas moléculas de orientación podría encontrar y unirse a muchos de los biomarcadores correspondientes a la vez. Si bien esta configuración es estable, puede disminuir la capacidad del nanotransportador para distinguir entre tejidos sanos y enfermos. Tener menos moléculas de orientación hace que elnanoportador más selectivo, ya que tendrá más dificultades para unirse al tejido sano donde los biomarcadores correspondientes no están sobreexpresados.
El nuevo estudio del equipo agrega nuevas dimensiones al modelo de interacción entre la superficie celular y el nanoportador.
"La superficie de la celda en sí es como una tienda de campaña en un día ventoso en un desierto", dijo Radhakrishnan. Cuanto más exceso en la tela, más aleteo de la tienda. Del mismo modo, más área de la membrana celular en exceso en el'polos de la tienda', el citoesqueleto de la célula, más el aleteo de la membrana debido al movimiento térmico. "
El equipo de Penn descubrió que los diferentes tipos de células tienen diferentes cantidades de este área de membrana en exceso y que este parámetro mecánico determina qué tan bien los nanoportadores pueden unirse a la célula. Teniendo en cuenta el aleteo de la membrana en sus modelos informáticos, además de la cantidadde dirigir las moléculas en el nanoportador y los biomarcadores en la superficie celular, ha resaltado la importancia de estos aspectos mecánicos en la eficiencia con que los nanoportadores pueden entregar sus cargas útiles.
"Estos criterios de diseño", dijo Radhakrishnan, "se pueden utilizar en el diseño personalizado de nanoportadores para un paciente o cohorte de pacientes determinados, lo que muestra un importante camino a seguir para el diseño de nanoportadores personalizados en la era de la medicina personalizada".
La investigación fue apoyada por la National Science Foundation a través de subvenciones DMR-1120901, CBET-1236514 y MCB060006, y los Institutos Nacionales de Salud a través de subvenciones U01EB016027, 1R01EB006818-05, HL125462 y HL087936.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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