Los químicos de la Universidad de Alabama en Birmingham han diseñado cápsulas de polímeros para combatir el cáncer de triple amenaza que acercan la promesa de la entrega guiada de medicamentos a las pruebas preclínicas.
Estas cápsulas multicapa muestran tres rasgos que han sido difíciles de lograr en una sola entidad. Tienen un buen contraste de imagen que permite la detección con ultrasonido de baja potencia, pueden encapsular de manera estable y eficiente el medicamento contra el cáncer doxorrubicina, y un bajo yuna dosis de ultrasonido de mayor potencia puede desencadenar la liberación de esa carga.
Estas tres características crean un sistema guiado de administración de medicamentos para atacar tumores sólidos. La eficacia terapéutica se puede mejorar aún más mediante modificaciones en la superficie para aumentar las capacidades de apuntado. El ultrasonido de diagnóstico de baja potencia podría visualizar las nanocápsulas a medida que se concentran en un tumor, y aumentar la eficacia terapéuticauna dosis de ultrasonido liberaría el fármaco en la zona cero, ahorrando al resto del cuerpo de la toxicidad limitante de la dosis.
Este control preciso de cuándo y dónde se liberan doxorrubicina u otros medicamentos contra el cáncer podría ofrecer una alternativa no invasiva a la cirugía del cáncer o la quimioterapia sistémica, informan los investigadores de la UAB en la revista ACS Nano , que tiene un factor de impacto de 13.3.
"Visualizamos un enfoque completamente diferente para el tratamiento de tumores humanos sólidos de numerosos subtipos patológicos, incluidos tumores malignos metastásicos comunes como mama, melanoma, colon, próstata y pulmón, utilizando estas cápsulas como plataforma de entrega", dijo Eugenia Kharlampieva, Ph.D., profesor asociado en el Departamento de Química de la Facultad de Artes y Ciencias de la UAB. "Estas cápsulas pueden proteger la terapéutica encapsulada de la degradación o eliminación antes de alcanzar el objetivo y tienen contraste de ultrasonido como un medio para visualizar la liberación del fármaco. Puedenliberar su carga de drogas encapsulada en ubicaciones específicas a través de la exposición externa al ultrasonido ".
Kharlampieva, que crea sus novedosas partículas "inteligentes" mientras trabaja en la intersección de la química de polímeros, la nanotecnología y la ciencia biomédica, dice que existe una necesidad urgente, y hasta ahora insatisfecha, de un sistema de suministro de fármacos guiado tan fácil de fabricar.
Los investigadores de la UAB, liderados por Kharlampieva y los coprimeros autores Jun Chen y Sithira Ratnayaka, usan capas alternas de ácido tánico biocompatible y poli N-vinilpirrolidona, o TA / PVPON, para construir sus microportadores.un núcleo de sacrificio de sílice sólida o carbonato de calcio poroso que se disuelve después de que se completan las capas.
Al variar el número de capas, el peso molecular de PVPON o la relación entre el grosor de la cubierta y el diámetro de la cápsula, los investigadores pudieron alterar los rasgos físicos de las cápsulas y su sensibilidad al ultrasonido de diagnóstico, a niveles de potencia por debajo del máximo de la FDApara imágenes clínicas y diagnóstico.
Por ejemplo, un cuarto de microcápsulas vacías hechas con cuatro capas de TA / PVPON de bajo peso molecular se rompieron con tres minutos de ultrasonido, mientras que las cápsulas hechas de 15 capas de TA / PVPON de bajo peso molecular o cápsulas hechas de cuatrolas capas de TA / PVPON de alto peso molecular no mostraron ruptura. Las cápsulas rotas tenían una menor rigidez mecánica que las hizo más sensibles a los cambios de presión de ultrasonido. Los experimentos mostraron que la relación del grosor de la pared de la cápsula al diámetro de la cápsula esUna variable clave para la sensibilidad a la ruptura.
Para probar el contraste de las microcápsulas con imágenes de ultrasonido, los investigadores de la UAB hicieron cápsulas que tenían 5 micrómetros de ancho, o aproximadamente dos veces más anchas que las cápsulas utilizadas en los experimentos de ruptura. Este tamaño es lo suficientemente pequeño como para pasar a través de los capilares en el pulmón, aunque se sabe que un tamaño más grande para varias micropartículas mejora en gran medida el contraste del ultrasonido. Los glóbulos rojos, para una comparación de tamaño, tienen un diámetro de aproximadamente 6 a 8 micrómetros.
Los investigadores encontraron que las cápsulas vacías de 5 micrómetros de ancho que se hicieron con ocho capas de TA / PVPON de bajo peso molecular mostraron un contraste de ultrasonido comparable al agente de contraste de microesferas disponible comercialmente Definity. Cuando las cápsulas UAB - que tienen unEl grosor de la carcasa de aproximadamente 50 nanómetros se cargó con doxorrubicina, el contraste de la ecografía aumentó de dos a ocho veces en comparación con las cápsulas vacías, dependiendo del modo de imagen de ultrasonido utilizado. Estas cápsulas cargadas de doxorrubicina fueron altamente estables, sin cambios en la ecografía.contraste de imagen después de seis meses de almacenamiento. La exposición al suero, que se sabe que deposita proteínas en varias micropartículas, no extinguió el contraste de imagen de ultrasonido de las microcápsulas TA / PVPON.
Una dosis terapéutica de ultrasonido fue capaz de romper el 50 por ciento de las microcápsulas cargadas con doxorrubicina de 5 micrómetros, liberando suficiente doxorrubicina para inducir una citotoxicidad del 97 por ciento en células de adenocarcinoma de mama humano en cultivo. Células de adenocarcinoma que se incubaron con doxorrubicina intactalas microcápsulas se mantuvieron viables.
Por lo tanto, dice Kharlampieva, estas cápsulas TA / PVPON tienen un gran potencial como agentes "teranósticos" para una terapia eficaz contra el cáncer junto con el ultrasonido. El término teranóstico se refiere a nanopartículas o microcápsulas que pueden duplicarse como agentes de diagnóstico por imagen y como suministro terapéutico de fármacostransportistas
El siguiente paso preclínico importante, dice Kharlampieva, en colaboración con Mark Bolding, Ph.D., profesor asistente en el Departamento de Radiología de la UAB, y Jason Warram, Ph.D., profesor asistente en el Departamento de Otorrinolaringología de la UAB,Se realizarán estudios en modelos animales para explorar cuánto tiempo persisten las cápsulas de UAB en la circulación sanguínea y dónde se distribuyen en el cuerpo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Alabama en Birmingham . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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