(PhysOrg.com) - Un equipo de investigadores en California y Massachusetts ha desarrollado un "cóctel" de partículas de diferentes tamaños nanométricos que trabajan en conjunto dentro del torrente sanguíneo para localizar, adherirse y matar tumores cancerosos.

"Este estudio representa el primer ejemplo de los beneficios de emplear un nanosistema cooperativo para combatir el cáncer, "dijo Michael Sailor, profesor de química y bioquímica en la Universidad de California, San Diego y el autor principal de un artículo que describe los resultados, que se publicará en un próximo número de la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . La semana pasada apareció una primera versión en línea del periódico.

En su estudio, los químicos de UC San Diego, Los bioingenieros del MIT y los biólogos celulares de la UC Santa Bárbara desarrollaron un sistema que contiene dos nanomateriales diferentes del tamaño de solo unos pocos nanómetros, o mil veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano, que se puede inyectar en el torrente sanguíneo. Se diseñó un nanomaterial para encontrar y adherirse a tumores en ratones, mientras que el segundo nanomaterial se fabricó para matar esos tumores.

Estos científicos y otros habían diseñado previamente dispositivos del tamaño de un nanómetro para adherirse a las células enfermas o administrar medicamentos específicamente a las células enfermas sin tener en cuenta las células sanas. Pero las funciones de esos dispositivos, los investigadores descubrieron, a menudo entran en conflicto entre sí.

"Por ejemplo, una nanopartícula que está diseñada para circular a través del cuerpo de un paciente con cáncer durante un período de tiempo prolongado tiene más probabilidades de encontrar un tumor, "dijo Sangeeta Bhatia, un medico, bioingeniero y profesor de Ciencias y Tecnología de la Salud en el Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y coautor del estudio. "Sin embargo, es posible que esa nanopartícula no pueda adherirse a las células tumorales una vez que las encuentre. Igualmente, una partícula que está diseñada para adherirse firmemente a los tumores puede que no pueda circular en el cuerpo el tiempo suficiente para encontrar uno en primer lugar ".

Cuando un solo fármaco no funciona en un paciente, un médico administrará comúnmente un cóctel que contiene varias moléculas de fármaco. Esa estrategia puede resultar muy eficaz en el tratamiento del cáncer, donde la justificación es atacar la enfermedad en tantos frentes como sea posible. A veces, los medicamentos pueden actuar juntos en un solo aspecto de la enfermedad, o pueden atacar funciones separadas. En cualquier caso, las combinaciones de fármacos pueden proporcionar un efecto mayor que cualquiera de los fármacos por sí solos.

El tratamiento de tumores con nanopartículas ha sido un desafío porque las células inmunes llamadas fagocitos mononucleares los identifican y los retiran de la circulación. impidiendo que los nanomateriales alcancen su objetivo.

Parque Ji-Ho, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Sailor's UC San Diego, y Geoffrey von Maltzahn, un estudiante de posgrado en el laboratorio del MIT de Bhatia, encabezó el esfuerzo para desarrollar dos nanomateriales distintos que trabajarían en conjunto para superar ese obstáculo y otros. La primera partícula es un "activador" de nanovarillas de oro que se acumula en los tumores al filtrarse a través de sus vasos sanguíneos con fugas. Las partículas de oro cubren todo el tumor y se comportan como una antena al absorber la radiación láser infrarroja que de otro modo sería benigna. que luego calienta el tumor.

Después de que las nanovarillas hubieran circulado en el torrente sanguíneo de ratones que tenían tumores epiteliales durante tres días, los investigadores utilizaron un rayo láser débil para calentar las varillas que se adhieren a los tumores. Esto sensibilizó a los tumores, y luego los investigadores enviaron un segundo tipo de nanopartículas, compuesto por nano gusanos de óxido de hierro o liposomas cargados con doxorrubicina. Esta nanopartícula de "respuesta" se recubrió con una molécula de dirección especial específica para el tumor tratado con calor. Gran parte de ese trabajo se realizó en el laboratorio de Erkki Ruoslahti, biólogo celular y profesor del Instituto Burnham de Investigación Médica de la UC Santa Bárbara, y otro coautor del estudio.

"Piense en ellos como soldados que atacan una base enemiga, "dijo Sailor." Las nanovarillas de oro son las Fuerzas Especiales, que entran primero para marcar el objetivo. Luego, la Fuerza Aérea vuela para lanzar la bomba guiada por láser. Los dispositivos están diseñados para minimizar los daños colaterales al resto del cuerpo ".

Si bien un tipo de nanopartícula mejora la detección del tumor, él dijo, el otro está diseñado para matar el tumor. Los investigadores diseñaron un tipo de partícula de respuesta con hilos de óxido de hierro, que llamaron "nano gusanos, "que se muestran brillantemente en una resonancia magnética médica, o resonancia magnética, sistema. El segundo tipo es una nanopartícula hueca cargada con el fármaco anticanceroso doxorrubicina. Con el respondedor cargado de drogas, los científicos demostraron en sus experimentos que un tumor que crece en un ratón se puede detener y luego encoger. "Los nano gusanos serían útiles para ayudar al equipo médico a identificar el tamaño y la forma de un tumor en un paciente antes de la cirugía". mientras que las nanopartículas huecas podrían usarse para matar el tumor sin necesidad de cirugía, "Dijo Sailor.

"Este estudio es importante porque es el primer ejemplo de una combinación de Nanosistema de dos partes que puede producir una reducción sostenida del volumen tumoral en animales vivos, "Dijo Sailor.