Los químicos de polímeros y radionúclidos de la Universidad de Alabama en Birmingham informan que lo que dicen "puede representar un gran paso adelante en los sistemas de administración de fármacos por microcápsulas".

Las microcápsulas de la UAB, marcadas con zirconio 89 radiactivo, son el primer ejemplo de cápsulas poliméricas huecas capaces de actuar a largo plazo, tomografía por emisión de positrones de varios días, o PET, imágenes in vivo. En trabajos anteriores, Investigadores de la UAB demostraron que las cápsulas huecas podrían llenarse con una potente dosis del fármaco contra el cáncer doxorrubicina, que luego podría ser liberado por ultrasonido terapéutico que rompe las microcápsulas.

Las imágenes de PET con zirconio-89, que tiene una vida media de 3.3 días, permitieron rastrear las cápsulas en ratones de prueba hasta siete días. El mayor paso adelante en la investigación actual fue la incorporación covalente de un quelante de circonio, deferoxamina o DFO, en las capas de las microcápsulas. Esto aumentó la unión estrecha del zirconio-89 emisor de positrones sobre la pared de la microcápsula.

"Los sistemas producidos representan un ejemplo de un agente teranóstico avanzado con la posibilidad de combinar la administración controlada de fármacos con capacidades estables de obtención de imágenes de PET, "dijo Eugenia Kharlampieva, Doctor., y Suzanne Lapi, Doctor., coautores senior. "Creemos que este sistema también proporciona la base para un transportista de administración de medicamentos universal que se puede combinar con tratamientos dirigidos avanzados, como la terapéutica genética adaptada al paciente, y puede conducir al avance de la salud humana a través de objetivos moleculares, administración de fármacos de precisión guiada por imágenes ".

Este sistema de administración de fármacos, después de modificaciones en la superficie para impulsar las capacidades de focalización, podría ofrecer una alternativa no invasiva a la cirugía del cáncer o la quimioterapia sistémica para tumores sólidos. El término teranóstico, un acrónimo de las palabras terapia y diagnóstico, se refiere a nanopartículas o microcápsulas que pueden funcionar como agentes de diagnóstico por imagen y como vehículos terapéuticos para la administración de fármacos.

La relativa escasez de partículas funcionalizadas de circonio-89, Kharlampieva y Lapi sugieren, puede deberse tanto a la escasez de laboratorios capaces de trabajar con este isótopo como a los desafíos asociados con su incorporación estable en un portador de fármacos polimérico. En la UAB, Kharlampieva es profesora del Departamento de Química de la Facultad de Artes y Ciencias de la UAB y codirectora del Centro de Nanomateriales y Biointegración de la UAB. Su laboratorio de química de polímeros ha sido pionero en la investigación de microcápsulas huecas que se construyen con capas alternas de ácido tánico biocompatible y poli (N-vinilpirrolidona). o TA / PVPON. Las capas se forman alrededor de un núcleo de sacrificio que se disuelve una vez que se completan las capas. En la investigación actual, el quelante DFO estaba unido covalentemente al PVPON, y las cápsulas estaban compuestas por capas alternas de TA y PVPON-DFO, para un total de seis o 12 bicapas.

Lapi es profesor de radiología y vicepresidente de Investigación Traslacional, y es directora de la Instalación de Ciclotrones de la UAB, que produce radionucleidos clínicos y de investigación. Lapi también dirige el Laboratorio de Radioquímica y la División de Investigación Avanzada de Imágenes Médicas.

Los investigadores de la UAB encontraron que (TA / PVPON-DFO) cápsulas de seis bicapas retenidas, de media, 17 por ciento más de circonio-89 que sus contrapartes (TA / PVPON), evidencia de que la unión de DFO a PVPON proporciona una quelación estable. Las imágenes de PET in vivo de ratones mostraron una excelente estabilidad y un contraste de imágenes que todavía estaba presente siete días después de la inyección. Las cápsulas se acumularon principalmente en el bazo, hígado y pulmones, y había una acumulación insignificante en el fémur. Dado que el fémur es el lugar donde se acumula el zirconio-89 libre, esta falta de acumulación en el fémur confirmó la unión estable del radiotrazador a la cápsula. Finalmente, la aplicación de niveles terapéuticos de ultrasonido a las cápsulas funcionalizadas con zirconio liberó el fármaco anticanceroso doxorrubicina, cargado dentro de las microcápsulas, en cantidades terapéuticas.

Por lo tanto, las microcápsulas superan tres limitaciones observadas en la mayoría de los agentes teranósticos guiados por PET actuales:1) mala retención del radiometal a lo largo del tiempo, 2) baja capacidad de carga de fármacos, y 3) capacidad de obtención de imágenes PET por tiempo limitado.

Co-primeros autores del estudio, "Microcápsulas multicapa con 89Zr quelado en caparazón para imágenes de PET y administración controlada, "publicado en la revista Interfaces y materiales aplicados ACS , fueron Veronika Kozlovskaya, Doctor., y Aaron Alford, Doctor., Departamento de Química de la UAB.