La administración de medicamentos que salvan vidas directamente al 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 fármacos específicos a tejidos. Los métodos como una inyección o una pastilla no son tan precisos o inmediatos como los médicos podrían preferir, y asegurar el parto directo al cerebro a menudo requiere invasión, técnicas 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 fármacos al cerebro. haciéndolo tan simple como un olfateo.

"Este sería un aerosol nasal de nanopartículas, y el sistema de administración podría permitir que una dosis terapéutica de medicamento llegue al cerebro en un plazo de 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 dañar el cerebro, "Dijo Raliya." Pero cuando necesitamos entregar algo allí, atravesar esa barrera es difícil e invasivo. Nuestra técnica no invasiva puede administrar medicamentos a través de nanopartículas, por lo que hay menos riesgo y mejores tiempos de respuesta ".

El nuevo enfoque se basa en principios de ingeniería y ciencia de aerosoles que permiten la generación de nanopartículas monodispersas, que puede depositarse en las regiones superiores de la cavidad nasal por difusión. Trabajando con el vicecanciller adjunto Pratim Biswas, presidente del Departamento de Energía, Ingeniería Química y Ambiental y la Profesora Lucy &Stanley Lopata, Raliya desarrolló un aerosol que consta de nanopartículas de oro de tamaño controlado, forma y carga superficial. Las nanopartículas se marcaron con marcadores fluorescentes, permitiendo a los investigadores rastrear su movimiento.

Próximo, Raliya y el becario postdoctoral de ingeniería biomédica Debajit Saha expusieron las antenas de las langostas al aerosol, y observó que las nanopartículas viajan desde las antenas hacia arriba a través de los nervios olfativos. Debido a su pequeño tamaño, las nanopartículas atravesaron 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. "Tu nariz, el bulbo olfatorio y luego la corteza olfatoria:dos relés y has llegado a la corteza. Lo mismo es cierto para los circuitos olfativos de invertebrados, aunque este último es un sistema relativamente más simple, con ganglio supraesofágico en lugar de bulbo olfatorio y corteza ".

Para determinar si las nanopartículas extrañas alteraron la función normal del cerebro, Saha examinó la respuesta fisiológica de las neuronas olfativas en las langostas antes y después de la administración de nanopartículas. Varias horas después de la absorción de 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 consiste en fusionar las nanopartículas de oro con varios medicamentos, y el uso de ultrasonido para apuntar una dosis más precisa a áreas específicas del cerebro, lo que sería especialmente beneficioso en casos de tumores cerebrales.

"Queremos centrar la administración de fármacos en el 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 ".