Los investigadores logran construir una jaula supramolecular y cargarla con carga farmacéuticamente activa. En solución acuosa, Las ondas de ultrasonido abren la jaula y liberan el fármaco. Crédito:HHU / Robin Küng
¿Cómo se puede transportar un fármaco altamente eficaz al lugar preciso del cuerpo donde se necesita? En el diario Angewandte Chemie , Los químicos de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) junto con sus colegas de Aquisgrán presentan una solución utilizando una jaula molecular que se abre mediante ultrasonidos.
La química supramolecular implica la organización de moléculas en estructuras de orden superior. Cuando se eligen los bloques de construcción adecuados, estos sistemas se "autoensamblan" a partir de sus componentes individuales.
Ciertos compuestos supramoleculares son adecuados para la "química huésped-huésped". En tales casos, una estructura huésped encierra una molécula huésped y puede proteger, protegerlo y transportarlo lejos de su entorno. Este es un campo especializado del Dr. Bernd M. Schmidt y su grupo de investigación en el Instituto de Química Orgánica y Macromolecular de HHU.
Los químicos de Düsseldorf colaboraron con colegas del Instituto DWI Leibniz de Materiales Interactivos para encontrar un sistema que algún día podría incluso transportar moléculas de carga a través del cuerpo humano y liberar el fármaco en el lugar deseado.
La solución puede ser utilizar "jaulas Pd6 (TPT) 4" discretas. Estos son conjuntos octaédricos en forma de jaula, teniendo cadenas de polímero en cada vértice. Están compuestos por cuatro paneles triangulares, átomos de paladio y unidades de conexión.
Cuando los componentes individuales se agregan a una solución acuosa en la proporción correcta, las jaulas se autoensamblan. Si es más pequeño, se añaden moléculas hidrofóbicas a las jaulas, entran en las cavidades. Los investigadores demostraron este efecto utilizando moléculas farmacéuticamente activas, como ibuprofeno y progesterona.
Representación gráfica de la jaula octaédrica unida por átomos de paladio en cada vértice, que a su vez están unidos a largas cadenas de polímeros orgánicos. La jaula contiene moléculas de carga (punto naranja). En las imágenes de la izquierda y del centro, Las ondas de ultrasonido ejercen una fuerza cortante sobre las cadenas de polímero. en última instancia, provocando la ruptura de la jaula y la liberación de la carga. Crédito:HHU / Robin Küng
"El truco especial de nuestro sistema implica los puntos de ruptura predeterminados, "explica el Dr. Schmidt, último autor del estudio. "Los átomos de paladio retienen todos los compuestos con un enlace comparativamente débil. Una vez que logre separar los átomos del compuesto, toda la estructura octoédrica se rompe ".
Para romper los lazos Los investigadores de Aquisgrán utilizan una potente ecografía similar a la que se usa médicamente para descomponer los cálculos renales. por ejemplo. En agua, el ultrasonido crea burbujas de cavitación que estallan y ejercen una enorme fuerza de cizallamiento mecánico sobre las largas cadenas de polímero. Las fuerzas son tan poderosas que los átomos de paladio se arrancan de los vértices y, por lo tanto, rompen la caja octaédrica. Las pequeñas moléculas de fármaco se agitan en el proceso pero no se dañan.
El Dr. Robert Göstl (DWI) dice:"Loca
La radiación ultrasónica del tejido que se va a tratar podría significar que el fármaco transportado en la jaula se libera más tarde en el lugar exacto donde se necesita la terapia ". Las moléculas del fármaco utilizadas en el estudio sirven simplemente como ejemplos. En principio, se puede empaquetar un gran número de moléculas hidrófobas diferentes en la jaula. A diferencia de otros sistemas host-invitados descritos, no es necesario alterar químicamente las moléculas del fármaco para introducirlas en la jaula. "Para tratar tumores, sería factible utilizar citostáticos como carga, por ejemplo. Al liberarlos directamente en el sitio de un tumor sólido, puede ser posible recibir una quimioterapia que use mucho menos fármaco y, por lo tanto, tenga menos efectos secundarios, "explica Schmidt.
Esto se ve favorecido por el hecho de que el volumen de carga definido permite medir con precisión la cantidad de droga que se libera en el sitio objetivo. "La dosis administrada podría incluso calcularse con precisión".
El estudio es una prueba de concepto que demostró la viabilidad del enfoque. También convenció a los revisores y editores de la revista. Angewandte Chemie , quien calificó la publicación como muy importante. La obra, que se clasifica como "Papel caliente, "también aparecerá en la portada del próximo número.
"Los siguientes pasos implican determinar cómo responden las células reales a nuestras jaulas. Antes de cualquier uso médico, tenemos que asegurarnos de que no sean tóxicos ".
