(PhysOrg.com) - Un invento de investigadores de la Universidad de Arizona puede proporcionar una forma de administrar medicamentos quimioterapéuticos a los tejidos cancerosos en dosis controladas sin dañar las células sanas del cuerpo.

Es posible que los investigadores de la Universidad de Arizona hayan encontrado una manera de administrar medicamentos quimioterapéuticos a los tejidos cancerosos en dosis controladas sin dañar las células sanas del cuerpo.

Si tiene éxito, La invención de los liposomas recubiertos de oro podría hacer que la quimioterapia sea más eficaz para destruir las células cancerosas y aliviar los efectos secundarios dañinos que pueden resultar del tratamiento.

La invención de Marek Romanowski, profesor asociado del departamento de ingeniería biomédica de la Facultad de Ingeniería de la UA, y su equipo de laboratorio no tiene un lado positivo. Mejor:tiene un forro de oro. El secreto para controlar de forma no invasiva la liberación de fármacos quimioterapéuticos radica en cápsulas a nanoescala hechas de lípidos y recubiertas con una fina capa de oro.

Los fármacos quimioterapéuticos a veces se envasan en pequeñas cápsulas llamadas liposomas, que están hechos de lípidos orgánicos que ya están presentes en las células humanas. El revestimiento de lípidos evita que el sistema inmunológico del cuerpo ataque la molécula extraña antes de que pueda administrar el fármaco.

Una vez liberado en el torrente sanguíneo, Los liposomas portadores de fármacos se acumulan alrededor de un tumor canceroso debido a una propiedad conocida como vasculatura con fugas:las células tumorales tienen aberturas adicionales en los vasos sanguíneos para absorber los nutrientes transportados en el torrente sanguíneo. generalmente porque están tratando de crecer más rápidamente que las células normales. El flujo sanguíneo adicional significa que más nutrientes, y también más liposomas, es probable que se acumulen en las células tumorales donde eventualmente se descomponen y liberan el fármaco en las células, que conduce a la muerte celular.

Los medicamentos altamente tóxicos utilizados para la quimioterapia destruyen las células cancerosas, pero sin forma de discriminar entre tipos de células, también pueden dañar las células sanas. Este daño a la normalidad del cuerpo, células sanas conduce a los efectos secundarios normalmente asociados con los tratamientos de quimioterapia:anemia, perdida de cabello, vómitos, a medida que se destruyen las células que forman el revestimiento del estómago, y náuseas, entre otros.

Llaves en una cerradura

Para apuntar mejor a las células cancerosas, el equipo de UA adjuntó liposomas a moléculas de señal llamadas ligandos, que interactúan con receptores celulares específicos como llaves en una cerradura.

"Todo depende de la enfermedad a la que nos dirigimos, pero en el caso de las células tumorales, sobreexpresan ciertos receptores por varias razones. Uno es que las células tumorales están proliferando muy rápidamente, y por eso están sobreexpresando muchos receptores de nutrientes porque quieren dividirse más rápido, "dijo Xenia Kachur, un estudiante de tercer año en el Programa Interdisciplinario de Posgrado en Ingeniería Biomédica, o GIDP. Los receptores adicionales hacen que los liposomas sean más propensos a adherirse y entrar en las células tumorales que las células normales.

A medida que se degradan Los liposomas liberan drogas poco a poco de manera incontrolada, que pueden no destruir eficazmente las células tumorales. Dijo Sarah Leung, un estudiante de posgrado de cuarto año en el GIDP de ingeniería biomédica que también está en el laboratorio de Romanowski:"Hay una concentración particular en la que se obtienen resultados óptimos, tan abajo que no tiene suficiente medicamento para obtener una buena respuesta, y por encima de eso, podría ser incluso más tóxico ".

El nuevo invento podría permitir a los médicos controlar la cantidad de fármaco que se libera a la vez, y liberar el fármaco solo en la región del tumor, protegiendo así las células sanas del daño causado por el fármaco. Aquí es donde entra el revestimiento de oro.

Drogas recubiertas de oro

"Una propiedad del oro es que puede convertir la luz infrarroja cercana en calor, ", dijo Kachur." Al poner oro en la superficie de estos liposomas, luego podemos poner un estímulo como luz infrarroja cercana. El oro convierte la luz en calor, el calor hace que el liposoma tenga fugas, y luego lo que sea que esté realmente concentrado en el interior puede difundirse a través del liposoma con fugas ".

"La luz infrarroja penetra más profundamente a través del cuerpo porque interactúa menos con la mayoría de los tejidos, y también evita gran parte del calentamiento que su cuerpo podría experimentar [de otra manera], "dijo Kachur.

La teoría dice que la cantidad de luz infrarroja se puede variar para controlar la cantidad de fármaco que se libera de los liposomas recubiertos de oro.

"Al utilizar más o menos luz, puede liberar más o menos fármaco y cronometrar las respuestas también, así que cuando enciendes la luz, alguna droga se escapará, puede desencadenarlo de nuevo y tener más fugas de fármaco, O puedes esperar un poco deja que la droga se disperse, hacer lo suyo luego actívelo de nuevo. Permite mucha más libertad con el proceso de lanzamiento, ", dijo Leung." Al tener esta respuesta muy activa, puede alcanzar esa ventana terapéutica ".

A pesar del aumento del flujo sanguíneo a las células tumorales y la acción de llave en llave de los ligandos, algunos liposomas aún pueden terminar dentro de células sanas. En ese caso, la capa de oro podría actuar potencialmente para prevenir la liberación del fármaco tóxico a las células sanas.

Al hacer brillar selectivamente la luz infrarroja solo en la región del tumor, los médicos podrían asegurarse de que solo los liposomas en la región del tumor puedan liberar el fármaco.

"Una vez que sepa dónde están los tumores, puede seguir adelante y apuntar su fuente de luz hacia esas áreas. Todo lo que quede abandonará el cuerpo o puede ser liberado lentamente. pero no a niveles tan altos o tan tóxicos como si se inyectara el fármaco de forma sistémica, "dijo Leung.

La invención tiene otra ventaja:"El liposoma recubierto de oro es biodegradable, que es una de las mejores partes de nuestro sistema, ", dijo Leung. Actualmente no hay tratamientos quimioterapéuticos aprobados que permitan que las nanoestructuras de oro sean eliminadas del cuerpo por los propios mecanismos del cuerpo, dijo Leung.

Riñones los órganos que normalmente filtran las moléculas de desecho de la sangre, tienen un límite en cuanto al tamaño de la molécula que pueden filtrar. "Debido al tamaño al que se degrada, nuestro sistema debe poder eliminarse a través del riñón, que es realmente único, "dijo Leung.

Aún quedan muchos pasos a seguir para probar la invención antes de que pueda usarse en la terapia del cáncer. Pero si tiene éxito, Los liposomas recubiertos de oro podrían proporcionar un método para dirigir fármacos quimioterapéuticos a las células cancerosas. Activar de forma no invasiva la liberación de los fármacos mediante luz infrarroja y proporcionar una forma para que el cuerpo filtre de forma natural el fármaco del torrente sanguíneo.

Un día, los pacientes con cáncer podrían recibir tratamientos de quimioterapia con la confianza de que los medicamentos destruirán eficazmente las células cancerosas, y sin miedo a sufrir efectos secundarios nocivos.