Uno de los desafíos del uso de nanopartículas para obtener imágenes de tumores durante la cirugía es que debe existir una compensación entre la cantidad de nanopartículas que se dirigen a un tumor y la rápida eliminación de cualquier nanopartícula no unida del cuerpo. Una gran cantidad de nanopartículas que se adhieren firmemente a un tumor proporcionarán una señal brillante que puede ayudar al cirujano a detectar los bordes del tejido maligno. pero solo si la señal de fondo de las nanopartículas no unidas, las que circulan libremente por el cuerpo, no es demasiado alta.
Ahora, un equipo de investigadores ha desarrollado un conjunto de reglas de diseño que pueden optimizar esa compensación, produciendo nanopartículas que tienen la mayor probabilidad de unirse a un tumor, pero que se eliminarán rápidamente a través de los riñones cuando no encuentren su objetivo. El equipo, dirigido por John Frangioni, del Centro Médico Beth Israel Deaconess, y Moungi Bawendi, del Instituto de Tecnología de Massachusetts y miembro del MIT-Harvard Center of Cancer Nanotechnology Excellence, publicó los resultados de su trabajo en la revista Nanotecnología de la naturaleza .
En un trabajo anterior, Los investigadores habían descubierto que los riñones filtran eficientemente del torrente sanguíneo nanopartículas de aproximadamente 5,5 nanómetros (nm) de diámetro y que son de ion híbrido. es decir, tienen cargas positivas y negativas en su superficie. Los investigadores también desarrollaron ultrapequeños, zwiteriónico, nanopartículas fluorescentes brillantes que consisten en un núcleo de sulfuro de zinc-cadmio rodeado por una capa de seleniuro de cadmio y un recubrimiento de cisteína.
En este estudio, los investigadores vincularon uno de los dos agentes dirigidos a tumores con el recubrimiento de cisteína y probaron la capacidad de las dos formulaciones para atacar tumores y, sin embargo, eliminarse de la circulación. Si bien el enfoque habitual para desarrollar nanopartículas específicas ha sido agregar la mayor cantidad posible de moléculas de orientación para aumentar la probabilidad de que se peguen al tejido objetivo, los investigadores descubrieron que solo podían agregar entre cinco y diez moléculas diana sin aumentar el tamaño total de la nanopartícula por encima del límite de 5,5 nm. De igual importancia, También encontraron que las nanopartículas preparadas de esta manera no se unían a las proteínas del torrente sanguíneo, lo que habría tenido el efecto de aumentar el tamaño total de las nanopartículas.
Las pruebas en animales que utilizan células cultivadas mostraron que el uso de un número relativamente bajo de moléculas de orientación producía nanopartículas capaces de unirse estrechamente a las células tumorales específicas. Los estudios de biodistribución demostraron que las nanopartículas se acumulan en tumores diana, donde podrían ser fotografiados, pero no en el hígado, bazo, y pulmones, tejidos que suelen acumular nanopartículas circulantes. Las nanopartículas no unidas se excretaron a través de los riñones, como se predijo, dentro de las 4 horas. La autorización de cuatro horas es importante porque significa que, en la práctica, un paciente programado para una cirugía de extirpación de tumores podría recibir una dosis de las nanopartículas al llegar al hospital por primera vez y que los niveles de fondo de nanopartículas no unidas estarían cerca de cero para el momento en que el cirujano necesitara obtener imágenes de los tumores etiquetados.
Este trabajo, que se detalla en un artículo titulado "Consideraciones de diseño para nanopartículas dirigidas a tumores, "fue apoyado en parte por la Alianza del NCI para la Nanotecnología en el Cáncer, una iniciativa integral diseñada para acelerar la aplicación de la nanotecnología a la prevención, diagnóstico, y tratamiento del cáncer. Un resumen de este artículo está disponible en el sitio web de la revista.
