(Phys.org) —Los investigadores han descubierto un método que permite la liberación controlada de un agente activo sobre la base de un nanovehículo magnético. La investigación, realizado por EPFL, el Instituto Adolphe Merkle y el Hospital Universitario de Ginebra, abre nuevas posibilidades para el desarrollo de target.

Ciertos medicamentos son tóxicos por naturaleza. Por ejemplo, Los medicamentos contra el cáncer desarrollados para matar las células enfermas también dañan las sanas. Para limitar los efectos secundarios de la quimioterapia, Sería un gran paso adelante si fuera posible liberar un fármaco solo en la zona afectada del cuerpo. En el contexto del Programa Nacional de Investigación "Materiales Inteligentes" (NRP 62) - una cooperación entre el SNSF y la Comisión de Tecnología e Innovación (CTI) - investigadores de ETH Lausanne, el Instituto Adolphe Merkle y el Hospital Universitario de Ginebra han descubierto un método que podría representar un paso importante hacia el desarrollo de un fármaco inteligente de este tipo. Combinando su conocimiento experto en las áreas de ciencias de los materiales, nanomateriales biológicos y medicina, pudieron probar la viabilidad de utilizar un nanovehículo para transportar drogas y liberarlas de manera controlada.

Este nanocontenedor es un liposoma, que toma la forma de una vesícula. Tiene un diámetro de 100 a 200 nanómetros y es 100 veces más pequeño que una célula humana. La membrana de la vesícula está compuesta de fosfolípidos y el interior de la vesícula ofrece espacio para el fármaco. En la superficie del liposoma, moléculas específicas ayudan a apuntar a las células malignas y a ocultar el nanocontenedor del sistema inmunológico, que de otro modo podría considerarla una entidad extranjera y tratar de destruirla. Ahora, los investigadores solo necesitaban descubrir un mecanismo para abrir la membrana a voluntad.

Efecto nano

Esto es exactamente lo que lograron los investigadores. ¿Cómo lo hicieron? Al integrarse en la membrana del liposoma nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas (SPION), que solo se vuelven magnéticos en presencia de un campo magnético externo. Una vez que estén en el campo, el SPION se calienta. El calor hace que la membrana sea permeable y se libera el fármaco. Los investigadores demostraron la viabilidad de un nanovehículo de este tipo liberando de manera controlada una sustancia coloreada contenida en los liposomas. "Realmente podemos hablar de nanomedicina en este contexto porque, explotando el superparamagnetismo, estamos explotando un efecto cuántico que solo existe a nivel de nanopartículas, "explica Heinrich Hofmann del Laboratorio de Tecnología de Polvos de EPFL. SPION también es un excelente agente de contraste en la resonancia magnética (MRI). Una simple MRI muestra la ubicación de SPION y permite la liberación del fármaco una vez que ha alcanzado el objetivo lugar.

Diseñado para la práctica médica

"Para maximizar las posibilidades de descubrir un tratamiento eficaz, nos centramos en nanocontenedores, que sería fácilmente aceptado por los médicos, ", añade Heinrich Hofmann. Esta estrategia limita el abanico de posibilidades. Liposomas, que ya se utilizan en una serie de medicamentos en el mercado, están compuestos de fosfolípidos naturales que también se pueden encontrar en las membranas de las células humanas. Para abrirlos investigadores centrados en SPION, que ya había sido objeto de numerosos estudios toxicológicos. Se ignoraron los materiales más eficientes porque se sabía poco o nada sobre sus efectos en los seres humanos. En términos de forma, otro parámetro importante del magnetismo, eligieron usar solo nanopartículas esféricas, que se consideran más seguras que las formas fibrosas. La intensidad y frecuencia del campo magnético necesarias para liberar el agente activo son compatibles con la fisiología humana.

La combinación de estos parámetros presentó a los investigadores otro desafío:alcanzar una temperatura lo suficientemente alta para abrir los liposomas, se vieron obligados a aumentar el tamaño de la SPION de 6 a 15 nanómetros. La membrana de las vesículas tiene un grosor de solo 4-5 nanómetros. Luego, el golpe maestro:el grupo de investigación de Alke Fink en el Instituto Adolphe Merkle pudo reagrupar el SPION en una parte de la membrana. Esto también facilitó la detección por resonancia magnética. Antes de comenzar las pruebas in vivo, los investigadores tienen como objetivo estudiar la integración de SPION en la membrana del liposoma con mayor detalle.