El diagrama ilustra la estructura de las pequeñas burbujas, llamados liposomas, utilizado para administrar drogas. Las esferas azules representan lípidos, una especie de molécula de grasa, que rodea una cavidad central que contiene nanopartículas magnéticas (negro) y el fármaco que se administrará (rojo). Cuando las nanopartículas se calientan, la droga puede escapar al cuerpo. Crédito:Instituto de Tecnología de Massachusetts
La mayoría de los productos farmacéuticos deben ingerirse o inyectarse en el cuerpo para que hagan su trabajo. De cualquier manera, les toma algo de tiempo alcanzar sus objetivos previstos, y también tienden a extenderse a otras áreas del cuerpo. Ahora, Los investigadores del MIT y otros lugares han desarrollado un sistema para administrar tratamientos médicos que se pueden liberar en momentos precisos. mínimamente invasivo, y que, en última instancia, también podría administrar esos medicamentos a áreas específicas como un grupo específico de neuronas en el cerebro.
El nuevo enfoque se basa en el uso de pequeñas partículas magnéticas encerradas dentro de una pequeña burbuja hueca de lípidos (moléculas grasas) llenas de agua. conocido como liposoma. La droga de elección está encapsulada dentro de estas burbujas, y se puede liberar aplicando un campo magnético para calentar las partículas, permitiendo que el fármaco escape del liposoma al tejido circundante.
Los hallazgos se informan hoy en la revista. Nanotecnología de la naturaleza en un artículo del postdoctorado del MIT, Siyuan Rao, Profesora asociada Polina Anikeeva, y otras 14 personas en el MIT, Universidad Stanford, Universidad Harvard, y el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich.
"Queríamos un sistema que pudiera administrar un fármaco con precisión temporal, y, eventualmente, podría orientar sus anuncios a una ubicación en particular, "Explica Anikeeva." Y si no queremos que sea invasivo, tenemos que encontrar una forma no invasiva de desencadenar la liberación ".
Campos magnéticos, que pueden penetrar fácilmente a través del cuerpo, como lo demuestran las imágenes internas detalladas producidas por imágenes de resonancia magnética, o resonancia magnética, fueron una elección natural. La parte difícil fue encontrar materiales que pudieran activarse para calentarse mediante el uso de un campo magnético muy débil (aproximadamente una centésima parte de la fuerza que se usa para la resonancia magnética), para evitar daños en el fármaco o en los tejidos circundantes, Dice Rao.
A Rao se le ocurrió la idea de tomar nanopartículas magnéticas, que ya se había demostrado que podía calentarse colocándolos en un campo magnético, y empaquetarlos en estas esferas llamadas liposomas. Son como pequeñas burbujas de lípidos, que naturalmente forman una doble capa esférica que rodea una gota de agua.
Cuando se coloca dentro de un campo magnético de alta frecuencia pero de baja intensidad, las nanopartículas se calientan, calentar los lípidos y hacerlos pasar de sólido a líquido, lo que hace que la capa sea más porosa, lo suficiente para permitir que algunas de las moléculas del fármaco escapen a las áreas circundantes. Cuando el campo magnético está apagado, los lípidos se vuelven a solidificar, Previniendo nuevas liberaciones. Tiempo extraordinario, este proceso se puede repetir, liberando así dosis del fármaco incluido a intervalos controlados con precisión.
La imagen del microscopio electrónico muestra el liposoma real, la mancha blanca en el centro, con sus partículas magnéticas apareciendo en negro en su centro. Crédito:Instituto de Tecnología de Massachusetts
Los transportadores de medicamentos fueron diseñados para ser estables dentro del cuerpo a la temperatura corporal normal de 37 grados Celsius. pero capaz de liberar su carga útil de drogas a una temperatura de 42 grados. "Tenemos un interruptor magnético para la administración de medicamentos, "y esa cantidad de calor es lo suficientemente pequeña" para que no cause daño térmico a los tejidos, "dice Anikeeva, quien ocupa cargos en los departamentos de Ciencia e Ingeniería de Materiales y Ciencias del Cerebro y Cognitivas.
En principio, Esta técnica también podría usarse para guiar las partículas a especificidades, identificar ubicaciones en el cuerpo, utilizando gradientes de campos magnéticos para impulsarlos, pero ese aspecto del trabajo es un proyecto en curso. Por ahora, los investigadores han estado inyectando las partículas directamente en las ubicaciones objetivo, y el uso de campos magnéticos para controlar el momento en que se liberan los fármacos. "La tecnología nos permitirá abordar el aspecto espacial, "Anikeeva dice, pero eso aún no se ha demostrado.
Esto podría permitir tratamientos muy precisos para una amplia variedad de condiciones, ella dice. "Muchos trastornos cerebrales se caracterizan por la actividad errónea de ciertas células. Cuando las neuronas están demasiado activas o no lo suficientemente activas, que se manifiesta como un desorden, como el Parkinson, o depresión, o epilepsia ". Si un equipo médico quisiera administrar un medicamento a un parche específico de neuronas y en un momento determinado, como cuando se detecta la aparición de síntomas, sin someter al resto del cerebro a esa droga, este sistema "podría brindarnos una forma muy precisa de tratar esas afecciones, " ella dice.
Rao dice que hacer estos liposomas activados por nanopartículas es en realidad un proceso bastante simple. "Podemos preparar los liposomas con las partículas en cuestión de minutos en el laboratorio, " ella dice, y el proceso debería ser "muy fácil de ampliar" para la fabricación. Y el sistema es ampliamente aplicable para la administración de fármacos:"podemos encapsular cualquier fármaco soluble en agua, "y con algunas adaptaciones, otras drogas también, ella dice.
Una clave para desarrollar este sistema fue perfeccionar y calibrar una forma de hacer liposomas de tamaño y composición muy uniformes. Esto implica mezclar una base de agua con las moléculas de lípidos de ácidos grasos y nanopartículas magnéticas y homogeneizarlas en condiciones controladas con precisión. Anikeeva lo compara con agitar una botella de aderezo para ensaladas para mezclar el aceite y el vinagre, pero controlando el tiempo, dirección y fuerza de la agitación para asegurar una mezcla precisa.
Anikeeva dice que si bien su equipo se ha centrado en los trastornos neurológicos, ya que esa es su especialidad, el sistema de administración de fármacos es bastante general y podría aplicarse a casi cualquier parte del cuerpo, por ejemplo, para administrar medicamentos contra el cáncer, o incluso para administrar analgésicos directamente en el área afectada en lugar de administrarlos sistémicamente y afectar a todo el cuerpo. "Esto podría llevarlo a donde sea necesario, y no entregarlo continuamente, "pero solo cuando sea necesario.
Debido a que las partículas magnéticas en sí mismas son similares a las que ya se usan ampliamente como agentes de contraste para resonancias magnéticas, el proceso de aprobación reglamentaria para su uso puede simplificarse, ya que su compatibilidad biológica ha sido ampliamente probada.
