Resumen del experimento. Las moléculas huecas en forma de calabaza con colas de aliloxi se autoensamblan en vesículas que pueden transportar medicamentos a las células cancerosas. Luego, un láser rompe las vesículas, lo que facilita la liberación del fármaco de manera oportuna y específica de la ubicación. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
Con el objetivo de minimizar los efectos secundarios de la quimioterapia en los tejidos sanos, un equipo de investigadores del Centro de Autoensamblaje y Complejidad, dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) han desarrollado nanocontenedores novedosos capaces de administrar medicamentos contra el cáncer en un momento y lugar precisos. Publicado en Edición internacional Angewandte Chemie , el estudio combina moléculas de diseño único y liberación de fármacos dependiente de la luz, que puede proporcionar una nueva plataforma para mejorar el efecto de las terapias contra el cáncer.
Gracias a una observación fortuita, Los investigadores del SII en POSTECH descubrieron que las moléculas con cola en forma de calabaza, cucurbitáceas mono-aliloxiladas [7] uril (AO1CB [7]), actuar como tensioactivo en agua. La mayoría de los tensioactivos como moléculas de jabón en burbujas y fosfolípidos en membranas celulares, tienen cabezas pequeñas amantes del agua (hidrófilas) y colas largas amantes de la grasa (hidrófobas) que determinan cómo se organizan en el espacio. A diferencia de, AO1CB [7] es bastante poco convencional ya que forma vesículas en el agua a pesar de su corta cola aliloxi hidrófoba. El análisis detallado mostró que las colas unen moléculas AO1CB [7] en partículas coloidales.
"Ver AO1CB [7] formando una solución turbia cuando se agita en agua fue una sorpresa inesperada para el equipo, "explica PARK Kyeng Min, el primer y correspondiente autor del estudio. "Pensamos aprovechar esta propiedad recién descubierta y usar estas vesículas como vehículos para transportar medicamentos contra el cáncer. Luego, controlando cuándo y dónde se rompen las vesículas, las drogas se pueden lanzar a pedido ".
Estructura química y características de los tensioactivos de cucurbitáceas mono-aliloxiladas [7] uril (AO1CB [7]). A) y B) muestran la estructura química de la molécula AO1CB [7]. C) Después de agitar vigorosamente AO1CB [7] en agua, la solución se vuelve turbia y se forma espuma en la parte superior, lo que significa que AO1CB [7] se comporta como un tensioactivo. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
Además de ayudar a AO1CB [7] a autoensamblarse, la cola de aliloxi también es sensible a la luz:puede reaccionar con moléculas como el glutatión normalmente presente en las células cuando se irradia con luz ultravioleta (longitud de onda de 365 nanómetros). De manera similar a una pompa de jabón al estallar, la reacción entre las colas y las moléculas de glutatión rompe las vesículas AO1CB [7].
En lugar de utilizar un láser de fotón único UV para promover la reacción de la cola glutatión-aliloxi, Los investigadores del IBS emplearon un láser de dos fotones en el infrarrojo cercano, que tiene la capacidad de penetrar más profundamente en los tejidos con mayor precisión. En lenguaje sencillo, El láser de dos fotones (longitud de onda de 720 nanómetros) es una mejor herramienta que un láser de fotón único (365 nanómetros), ya que puede llegar más profundamente al interior de la carne con menos dispersión. Como el área irradiada es más pequeña, la administración del fármaco se limita al área objetivo, resultando en menos daño al tejido sano que rodea el tumor.
El equipo de investigación aplicó esta tecnología para administrar el fármaco quimioterapéutico Doxorrubicina a las células de cáncer de cuello uterino (células HeLa) en el laboratorio. Observaron que la droga pudo salir de las vesículas, llegar al núcleo de las células cancerosas, y eventualmente matarlos.
"Estos estudios a nivel celular representan una demostración de prueba de concepto. Ahora queremos extender esta tecnología a modelos animales, como ratones portadores de cáncer, verificar su uso práctico en diferentes tipos de tumores, "explica Park.
Imágenes de microscopía fluorescente de la administración de fármacos contra el cáncer a través de vesículas AO1CB [7] y láser infrarrojo cercano de dos fotones. El fármaco quimioterapéutico Doxorrubicina (Dox, en rojo) se atrapó en vesículas AO1CB [7] y se entregó a las células de cáncer de cuello uterino (células HeLa). La imagen compara la ubicación de Dox en ausencia A) y presencia B) de irradiación láser de dos fotones infrarrojos. En B) el fármaco es visible dentro del núcleo (teñido de azul), lo que significa que las vesículas se rompieron y el fármaco pudo llegar al núcleo, donde combate el tumor canceroso con mayor eficacia. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
