La administración de medicamentos que salvan vidas directamente en el cerebro de manera segura y eficaz es un desafío para los proveedores de servicios médicos. Una razón clave: la barrera hematoencefálica, que protege al cerebro de la administración de medicamentos a tejidos específicos. Métodos como una inyeccióno una píldora no son tan precisas o inmediatas como los médicos podrían preferir, y garantizar la entrega directa al cerebro a menudo requiere técnicas invasivas y arriesgadas.
Un equipo de ingenieros de la Universidad de Washington en St. Louis ha desarrollado un nuevo método de generación de generación de nanopartículas que algún día podría mejorar enormemente la administración de medicamentos al cerebro, haciéndolo tan simple como inhalar.
"Esto sería un aerosol nasal de nanopartículas, y el sistema de administración podría permitir que una dosis terapéutica de medicamento llegue al cerebro en 30 minutos a una hora", dijo Ramesh Raliya, científico investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas.
"La barrera hematoencefálica protege al cerebro de sustancias extrañas en la sangre que pueden dañarlo", dijo Raliya. "Pero cuando necesitamos entregar algo allí, atravesar esa barrera es difícil e invasivo. Nuestro método no invasivoLa técnica puede administrar medicamentos a través de nanopartículas, por lo que hay menos riesgo y mejores tiempos de respuesta ".
El enfoque novedoso se basa en principios de ingeniería y ciencia de aerosoles que permiten la generación de nanopartículas monodispersas, que pueden depositarse en las regiones superiores de la cavidad nasal a través de la difusión. Trabajando con el vicecanciller adjunto Pratim Biswas, presidente del Departamento de Energía, Medio Ambiente& Chemical Engineering y el profesor de Lucy & Stanley Lopata, Raliya desarrolló un aerosol que consta de nanopartículas de oro de tamaño, forma y carga superficial controlados. Las nanopartículas se etiquetaron con marcadores fluorescentes, lo que permitió a los investigadores seguir su movimiento.
A continuación, Raliya y el becario postdoctoral de ingeniería biomédica Debajit Saha expusieron las antenas de las langostas al aerosol y observaron que las nanopartículas se desplazaban desde las antenas a través de los nervios olfativos. Debido a su pequeño tamaño, las nanopartículas atravesaban la barrera sangre-cerebro,llegando al cerebro y bañándolo en cuestión de minutos.
El equipo probó el concepto en langostas porque las barreras hematoencefálicas en los insectos y los humanos tienen similitudes anatómicas, y los investigadores consideran que atravesar las regiones nasales hasta las vías neurales es la forma óptima de acceder al cerebro.
"El camino más corto y posiblemente el más fácil al cerebro es a través de la nariz", dijo Barani Raman, profesor asociado de ingeniería biomédica. "Su nariz, el bulbo olfatorio y luego la corteza olfativa: dos relés y ha alcanzado la corteza. Lo mismo ocurre con los circuitos olfatorios de invertebrados, aunque este último es un sistema relativamente más simple, con un ganglio supraesofágico en lugar de un bulbo olfatorio y una corteza ".
Para determinar si las nanopartículas extrañas interrumpieron o no la función cerebral normal, Saha examinó la respuesta fisiológica de las neuronas olfativas en las langostas antes y después de la administración de las nanopartículas. Varias horas después de la absorción de las nanopartículas, no se detectó ningún cambio notable en las respuestas electrofisiológicas.
"Este es solo el comienzo de un conjunto interesante de estudios que se pueden realizar para hacer que los enfoques de administración de fármacos basados en nanopartículas tengan más principios", dijo Raman.
La siguiente fase de la investigación implica fusionar las nanopartículas de oro con varios medicamentos y usar ultrasonido para apuntar una dosis más precisa a áreas específicas del cerebro, lo que sería especialmente beneficioso en los casos de tumores cerebrales
"Queremos administrar fármacos dirigidos dentro del cerebro mediante este enfoque no invasivo", dijo Raliya. "En el caso de un tumor cerebral, esperamos usar ultrasonido enfocado para poder guiar las partículas para que se acumulen en ese punto en particular. "
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Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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