Los investigadores de Stanford han creado una simulación por computadora, validado por resultados experimentales, para ayudar a diseñar nanopartículas para la administración de medicamentos que transportan medicamentos que combaten el cáncer directamente a los tumores, minimizando al mismo tiempo los posibles efectos secundarios sobre las células sanas.

Bryan Smith, director del laboratorio de Nanomedicina Traslacional del Programa de Radiología e Imágenes Moleculares de Stanford, y Eric Shaqfeh, profesor de ingeniería química y de ingeniería mecánica, describen su trabajo en la edición del 18 de septiembre de Revista biofísica .

El estudio se basa en investigaciones anteriores, que demostró que los fármacos incrustados en nanopartículas son, en general, más capaces de evadir las barreras biológicas que las moléculas de fármacos que se desplazan libremente. Sin embargo, incluso las nanopartículas han demostrado hasta ahora un éxito limitado para alcanzar sus objetivos. El obstáculo crítico ha sido llevar el fármaco del torrente sanguíneo al tumor. Entonces, en su estudio, los investigadores buscaron identificar la forma óptima para que las nanopartículas actúen como un portador molecular para sacar los medicamentos de moléculas pequeñas de los vasos sanguíneos y los fluidos intersticiales que bañan el tumor, donde los medicamentos pueden ingresar a las células cancerosas. Una vez dentro, las nanopartículas se disuelven, permitiendo que las moléculas del fármaco destruyan las células tumorales.

La estrategia de administración de nanopartículas aprovecha una de las grandes debilidades del cáncer:la forma desordenada en que crecen los tumores.

Al combinar los conocimientos de Shaqfeh sobre la dinámica de fluidos con el conocimiento de Smith sobre el flujo de nanopartículas y la biología vascular, a través de simulaciones y experimentos, los investigadores mostraron cómo las nanopartículas de diferentes formas fluyen a través de los vasos sanguíneos, caen a través de estos poros en los vasos sanguíneos del tumor y llegan a las células malignas.

Los investigadores dijeron que debido a que los cánceres pueden ser muy diferentes, Es posible que las formas y tamaños de los sistemas de administración de nanopartículas deban adaptarse al tumor específico. A diferencia de los modelos anteriores, que simplificaron las formas de nanopartículas, los investigadores dicen que se espera que su modelo ayude a los diseñadores de fármacos a predecir con precisión la forma y el tamaño óptimos de las partículas para tratar el tumor de la manera más eficaz.

El equipo de Stanford también validó sus supuestos teóricos con experimentos del mundo real. La combinación de simulaciones con experimentos les ayudó a revelar que tanto tiempo, delgada, las llamadas partículas unidimensionales suelen atravesar mejor los poros. Los investigadores también aprendieron que el proceso de difusión previamente pasado por alto, a través del cual las partículas se mueven de áreas de mayor a menor concentración, puede desempeñar un papel inesperadamente importante a la hora de determinar si las nanopartículas se deslizan a través de los poros.

En futuras investigaciones, Smith y Shaqfeh esperan explorar cómo los polímeros que hacen que las nanopartículas sean más biocompatibles controlan sus propiedades de entrega. También planean ampliar sus modelos para incluir fuerzas eléctricas que podrían hacer que los poros atraigan o repelan las nanopartículas.