Un equipo de Empa ha logrado desarrollar un nuevo modelo celular tridimensional de la barrera placentaria humana. El "órgano modelo" puede entregar de manera rápida y confiable nueva información sobre la ingesta de sustancias, como nanopartículas, por la barrera placentariay sobre cualquier posible efecto tóxico para el feto. Este conocimiento también se puede utilizar en el futuro para el desarrollo de nuevos enfoques terapéuticos durante el embarazo.
Durante su desarrollo, el feto es extremadamente susceptible a las sustancias tóxicas. Incluso las dosis más pequeñas pueden causar daños graves. Para proteger al feto, una de las tareas de la placenta es actuar como una barrera para "filtrar"sustancias nocivas, al mismo tiempo que proporciona al feto los nutrientes que necesita. En los últimos años, sin embargo, la evidencia ha sugerido cada vez más que la barrera placentaria no es 100% efectiva y que las nanopartículas pueden penetrarla.
Las nanopartículas se usan en áreas cada vez más variadas de nuestras vidas. Se usan, por ejemplo, en cremas solares para proteger contra las quemaduras solares; se usan en condimentos para evitar que se hinchen; se usan para hacer ropa para exterioresa prueba de agua y es probable que se utilicen en el futuro para transportar medicamentos a sus destinos legítimos en el cuerpo ". En este momento, las mujeres embarazadas no están expuestas a cantidades problemáticas de nanopartículas, pero en el futuro eso podría suceder debidoal uso cada vez mayor de estas pequeñas partículas ", sugiere Tina Buerki, del" Departamento de Interacciones Biología-Partículas ".
Para garantizar el desarrollo seguro de nanopartículas en las más diversas áreas de aplicación, su mecanismo de absorción en la barrera placentaria y su efecto sobre la madre, el feto y la placenta en sí deben analizarse más de cerca. Es el tamaño, carga, composición química y forma de las nanopartículas que podrían influir en si realmente penetran en la barrera placentaria y, de ser así, de qué manera pueden hacerlo. Por el momento, sin embargo, esta investigación es soloen su infancia. Debido a que la función y estructura de la placenta humana es única, los estudios realizados en mamíferos preñados son problemáticos y, a menudo, no son concluyentes. Los modelos tradicionales de la barrera placentaria humana requieren mucho tiempo para su construcción o son extremadamente simplificados.
Un modelo 3D de la barrera placentaria humana
Las pruebas de esta naturaleza se realizan mejor en placentas donadas que están disponibles después del parto por cesárea. Los órganos se conectan lo más rápido posible a un sistema de perfusión y esto garantiza que el tejido reciba nutrientes y oxígeno. Este modelo es,de hecho, el más preciso, es decir, el más relevante clínicamente. Sin embargo, es muy exigente técnicamente y, además, está restringido a un intervalo de tiempo de perfusión de seis a ocho horas. Contra eso, tales placentas se pueden usar para probar de manera confiable la capacidad de cualquiernanopartícula dada para penetrar la barrera placentaria. Sin embargo, el modelo no proporciona ninguna información sobre el mecanismo utilizado por la partícula para penetrar este órgano complejo.
Por lo tanto, los investigadores tienden a recurrir al uso de cultivos celulares simples y otros sistemas de modelado. Una célula individual, posiblemente extraída del epitelio y posteriormente cultivada y propagada en una placa de Petri, se adapta perfectamente a una amplia gama de experimentos diferentes. Sin embargoSin embargo, los investigadores no pueden estar seguros de que las células en la placa de Petri se comportarán como las del cuerpo humano. El nuevo modelo que el equipo de Empa bajo Tina Buerki describió en la revista científica "Nanoscale" a fines del año pasado es, por el contrario, tridimensional y consta de más de un tipo de célula. Las células existen en un entorno similar a un tejido análogo a la placenta y pueden experimentarse durante un período de tiempo más largo.
candidato de prueba de oro
Para crear el modelo, el equipo de investigación utilizó la tecnología de "caída colgante" desarrollada por Insphero AG. Esta tecnología permite crear modelos sin "andamiaje", lo que puede dificultar el libre acceso de las nanopartículas a las células enlas pruebas de transporte posteriores. En lugar de introducir las células en una placa de Petri plana, se usa un dispositivo especial, en el que las células en las gotas colgantes se combinan para formar micro-tejidos esféricos. El micro-tejido resultante imita mucho más la placenta humanamuy cerca de las células cultivadas en un plato de cultivo "rígido". Los experimentos se pueden llevar a cabo mucho más rápidamente utilizando el modelo 3D que con la placenta real y, significativamente, en los tipos de nanopartículas más diferentes. De esta manera, esos nano-las partículas que muestran efectos potencialmente tóxicos o demuestran un comportamiento de transporte deseable pueden ser preseleccionadas de manera eficiente y los resultados verificados utilizando una placenta real.
El modelo ya se demostró en un segundo estudio, que el equipo acaba de publicar en la revista científica nanomedicina . El equipo de Buerki ha ideado un mecanismo de absorción de partículas de oro que podría usarse en una variedad de aplicaciones medicinales. El equipo de Empa analizó partículas de oro de varios tamaños y diferentes modificaciones de superficie. De acuerdo con los resultados de otros estudios,Los investigadores descubrieron que las pequeñas partículas de oro podían penetrar la barrera placentaria más fácilmente. Además, pasaban menos partículas a través de la barrera si transportaban polietilenglicol PEG en sus superficies. Estas son moléculas formadoras de cadenas que envuelven casi por completopartículas. El PEG a menudo se usa en medicina para permitir que las partículas y otras estructuras pequeñas viajen "de incógnito" en el cuerpo, evitando así que sean identificadas y eliminadas por el sistema inmune. "Por lo tanto, parece posible controlar el movimiento de las nanopartículas a través dela placenta por medio de sus propiedades ", explica Buerki.
Medicamentos para mujeres embarazadas que no dañan al niño
El equipo de investigación de Empa está ansioso por desarrollar aún más este modelo 3D en el futuro. El equipo espera aumentar el modelo utilizando un componente dinámico. Esto, por ejemplo, significaría introducir el micro-tejido en un sistema de microfluido capaz desimule la circulación sanguínea en la madre y el niño. Otro enfoque sería combinar el modelo de la placenta con otros modelos. "Con el modelo de un feto, por ejemplo", sugiere Buerki. De esta manera, también podrían incorporarse interacciones complejas de órganosy sería posible, por ejemplo, descubrir si la placenta libera sustancias dañinas para el feto como reacción a ciertas nanopartículas.
"Con estos estudios, esperamos sentar las bases para el uso seguro pero efectivo de los nanomedicamentos durante el embarazo", continuó Buerki. Si comprendemos los mecanismos de transporte de los nanomateriales a través de la barrera placentaria lo suficientemente bien,creemos que podemos desarrollar nuevos sistemas de transporte para agentes terapéuticos que pueden administrarse de manera segura a las mujeres embarazadas, debido a que muchas mujeres se ven obligadas a tomar medicamentos incluso durante el embarazo: pacientes que sufren de epilepsia o diabetes, por ejemplo, o pacientes que han contraído la vidaque amenazan las infecciones. Deben elegirse nanoportadores que no puedan penetrar la barrera placentaria. También es posible, por ejemplo, proporcionar a dichos transportistas "etiquetas de dirección", que garanticen que la lanzadera de medicamentos sea transportada al órgano correcto.- es decir, al órgano enfermo - y no puede penetrar en la placenta. Esto permitiría que el medicamento se libere en primer lugar a la madre. En consecuencia, las cantidades absorbencama por el feto o el embrión, y por lo tanto, el riesgo para el feto se reduce significativamente
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Empa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cita esta página :