Muchos investigadores de mentalidad médica están en la búsqueda de diseños que permitan que las nanopartículas portadoras de fármacos naveguen por los tejidos y el interior de las células. pero los ingenieros de la Universidad de Michigan han descubierto que estas partículas tienen otro obstáculo que superar:escapar del torrente sanguíneo.

Los sistemas de administración de fármacos prometen una orientación precisa del tejido enfermo, lo que significa que los medicamentos podrían ser más eficaces en dosis más bajas y con menos efectos secundarios. Este enfoque podría tratar las placas en las arterias, que puede provocar ataques cardíacos o accidentes cerebrovasculares.

Los portadores de medicamentos identificarían las paredes de los vasos inflamados y administrarían un medicamento que elimina los depósitos de calcio, colesterol y otras sustancias. O, los portadores pueden buscar marcadores de cáncer y destruir los pequeños vasos sanguíneos de los tumores, privar al tejido maligno de alimento y oxígeno.

Nanopartículas, que tienen diámetros inferiores a una micra, o una milésima de milímetro, se cree que son los portadores de medicamentos más prometedores. Omolola Eniola-Adefeso, Profesor de ingeniería química de la UM que estudia nanopartículas en la sangre que fluye, dice que el sistema inmunológico no puede deshacerse de ellos rápidamente.

"Es difícil para un glóbulo blanco entender que tiene una nanopartícula al lado, " ella dijo.

Esas mismas pequeñas dimensiones les permiten deslizarse a través de las grietas entre las células e infiltrarse en las membranas celulares, donde pueden ir a trabajar administrando medicamentos. Pero Eniola-Adefeso y su equipo descubrieron que estas partículas tienen un talón de Aquiles.

Los vasos sanguíneos son las carreteras del cuerpo, y una vez que las nanopartículas entran en el flujo, les resulta muy difícil llegar a las salidas. En todos los vasos que no sean capilares, los glóbulos rojos en la sangre que fluye tienden a juntarse en el centro.

"Los glóbulos rojos barren aquellas partículas que tienen menos de una micra de diámetro y las intercalan, " ella dijo.

Atrapado entre los glóbulos rojos las nanopartículas no pueden alcanzar la pared de los vasos para tratar enfermedades en los vasos sanguíneos o en el tejido que se encuentra más allá.

Con su trabajo reciente, incluyendo un estudio que se publicará recientemente en Langmuir , El equipo de Eniola-Adefeso ha demostrado que las esferas de nanopartículas enfrentan este problema en arteriolas y vénulas diminutas, un paso por encima de los capilares, hasta llegar a arterias del tamaño de un centímetro.

Descubrieron esto con la ayuda de canales de plástico revestidos con las mismas células que forman el interior de los vasos sanguíneos. Sangre humana, con nano o microesferas añadidas, corrió por los canales, y el equipo observó si las esferas migraron o no a las paredes del canal y se unieron al revestimiento. Los investigadores presentan la primera evidencia visual de que pocas nanoesferas llegan a la pared del vaso en el flujo sanguíneo.

"Antes del trabajo que hemos realizado, las personas operaban bajo la suposición de que las partículas interactuarían con el vaso sanguíneo en algún momento, "Dijo Eniola-Adefeso.

Mientras que una fracción relativamente pequeña de nanoesferas se filtra a las paredes de los vasos sanguíneos, muchos más permanecen en el torrente sanguíneo y viajan por todo el cuerpo. El aumento de la dosis de nanopartículas da escasos rendimientos; después de que el equipo agregó cinco veces más nanoesferas a las muestras de sangre, el número de esferas que se unían al revestimiento de los vasos sanguíneos solo se duplicó.

"Si la administración localizada de fármacos es un objetivo importante, entonces las nanoesferas fallarán, " ella dijo.

Pero no todo son malas noticias. Los glóbulos rojos tendían a empujar microesferas con diámetros de dos micrones o más hacia la pared. Si la sangre fluyó de manera uniforme, como lo hace en arteriolas y vénulas, o en legumbres, como ocurre en las arterias, las microesferas más grandes pudieron alcanzar la pared del vaso y unirse a ella. Cuando el equipo agregó más microesferas al flujo, vieron un aumento proporcional de microesferas en la pared del vaso.

Si bien las microesferas son demasiado grandes para servir como portadores de fármacos en el espacio celular o tisular por sí solas, el equipo sugirió que las microesferas podrían transportar nanoesferas a la pared del recipiente, liberándolos al adjuntarlos. Pero el enfoque más simple puede ser nanopartículas de diferentes formas, que podrían escapar de los glóbulos rojos por sí mismos.

Eniola-Adefeso y su equipo están experimentando con nanopartículas en forma de varilla.

"Una esfera no tiene deriva, " ella dijo, por lo que las nanoesferas no se moverán naturalmente hacia los lados del flujo de glóbulos rojos. "Cuando una vara fluye, se deriva, y esa deriva lo acerca a la pared del recipiente ".