La imagen muestra una reconstrucción de tomografía de microscopio electrónico de una sola partícula, lo que revela que un nanodisco cargado con fármaco completamente ensamblado (rojo) se puede empaquetar en el lumen de la bóveda (verde) como un método viable para la administración de fármacos mediada por la bóveda. La micrografía electrónica del fondo muestra bóvedas teñidas negativamente que contienen nanodiscos.
(PhysOrg.com) - No hay duda, los medicamentos funcionan en el tratamiento de enfermedades. Pero, ¿pueden funcionar mejor? y mas seguro?
En años recientes, Los investigadores han enfrentado el desafío de administrar terapias de una manera que aumente su efectividad al dirigirse a células específicas en el cuerpo mientras se minimiza su daño potencial al tejido sano.
El desarrollo de nuevos métodos que utilizan nanomateriales diseñados para transportar fármacos y liberarlos directamente en las células tiene un gran potencial en esta área. Y aunque varios de estos sistemas de administración de fármacos, incluidos algunos que usan dendrímeros, liposomas o polietilenglicol:han obtenido la aprobación para uso clínico, se han visto obstaculizados por las limitaciones de tamaño y la ineficacia para apuntar con precisión a los tejidos.
Ahora, Los investigadores de UCLA han desarrollado un medio nuevo y potencialmente mucho más eficaz de administración de fármacos dirigida utilizando nanotecnología.
En un estudio que se publicará en la edición impresa del 23 de mayo de la revista Pequeña (y actualmente disponible en línea), Demuestran la capacidad de empaquetar "nanodiscos" cargados con medicamentos en nanopartículas de bóveda, Cápsulas a nanoescala de origen natural que han sido diseñadas para la administración de fármacos terapéuticos. El estudio representa el primer ejemplo de uso de bóvedas para lograr este objetivo.
El equipo de investigación de UCLA fue dirigido por Leonard H. Rome e incluyó a sus colegas Daniel C. Buehler y Valerie Kickhoefer del Departamento de Química Biológica de UCLA; Daniel B. Toso y Z. Hong Zhou del Departamento de Microbiología de UCLA, Inmunología y Genética Molecular; y el California NanoSystems Institute (CNSI) en UCLA.
Las nanopartículas de bóveda se encuentran en el citoplasma de todas las células de mamíferos y son uno de los complejos de ribonucleoproteínas más grandes conocidos en el rango de menos de 100 nanómetros. Una bóveda es esencialmente una nanocápsula con forma de barril con una gran Interior hueco:propiedades que los hacen maduros para la ingeniería en vehículos de administración de fármacos. La capacidad de encapsular compuestos terapéuticos de moléculas pequeñas en bóvedas es fundamental para su desarrollo para la administración de fármacos.
Las bóvedas recombinantes no son inmunogénicas y se han sometido a ingeniería significativa, incluyendo el direccionamiento al receptor de la superficie celular y la encapsulación de una amplia variedad de proteínas.
"Una bóveda es una partícula de proteína de origen natural, por lo que no causa ningún daño al cuerpo, "dijo Roma, Director asociado del CNSI y profesor de química biológica. "Estas bóvedas liberan la terapéutica lentamente, como un colador, a través de diminuto, pequeños agujeros, lo que proporciona una gran flexibilidad para la administración de fármacos ".
La cavidad interna de la nanopartícula de la bóveda recombinante es lo suficientemente grande como para contener cientos de medicamentos, y debido a que las bóvedas son del tamaño de pequeños microbios, una partícula de la bóveda que contiene fármacos puede incorporarse fácilmente a las células objetivo.
Con el objetivo de crear una bóveda capaz de encapsular compuestos terapéuticos para la administración de fármacos, El estudiante de doctorado de UCLA Daniel Buhler diseñó una estrategia para empaquetar otra nanopartícula, conocido como nanodisco (ND), en la cavidad interior de la bóveda, o lumen.
"Al empaquetar los ND cargados con medicamentos en el lumen de la bóveda, el ND y su contenido estarían protegidos del medio externo, "Buehler dijo." Además, dado el gran interior de la bóveda, Es concebible que se puedan empaquetar múltiples ND, lo que aumentaría considerablemente la concentración localizada del fármaco ".
Según el investigador Zhou, profesor de microbiología, inmunología y genética molecular y director del Centro de Imágenes Electrónicas para NanoMachines del CNSI, Los estudios de microscopía electrónica y cristalografía de rayos X han revelado que tanto las bóvedas endógenas como las recombinantes tienen una capa de proteína delgada que encierra un gran volumen interno de aproximadamente 100, 000 nanómetros cúbicos, que potencialmente podría contener de cientos a miles de compuestos de pequeño peso molecular.
"Estas características hacen que las bóvedas recombinantes sean un objetivo atractivo para la ingeniería como plataforma para la administración de fármacos, ", Dijo Zhou." Nuestro estudio representa el primer ejemplo de uso de bóvedas hacia este objetivo ".
"Las bóvedas pueden tener una amplia aplicación de nanosistemas como nanocápsulas maleables, "Roma agregó.
Las bóvedas recombinantes están diseñadas para encapsular el compuesto hidrofóbico altamente insoluble y tóxico ácido transretinoico (ATRA) utilizando un complejo de lipoproteínas de unión a bóveda que forma un nanodisco de bicapa lipídica.
