Utilizando nanopartículas de captación de luz para convertir la energía láser en "nanoburbujas plasmónicas, "investigadores de la Universidad de Rice, el MD Anderson Cancer Center de la Universidad de Texas y el Baylor College of Medicine (BCM) están desarrollando nuevos métodos para inyectar drogas y cargas genéticas directamente en las células cancerosas. En pruebas de células cancerosas resistentes a los medicamentos, Los investigadores encontraron que administrar medicamentos de quimioterapia con nanoburbujas era hasta 30 veces más letal para las células cancerosas que el tratamiento con medicamentos tradicionales y requería menos de una décima parte de la dosis clínica.

"Estamos entregando medicamentos contra el cáncer u otra carga genética a nivel unicelular, "dijo Dmitri Lapotko de Rice, un biólogo y físico cuya técnica de nanoburbujas plasmónicas es objeto de cuatro nuevos estudios revisados ​​por pares, incluyendo uno que se entregará a finales de este mes en la revista Biomateriales y otro publicado el 3 de abril en la revista Más uno . "Al evitar las células sanas y administrar los medicamentos directamente dentro de las células cancerosas, simultáneamente podemos aumentar la eficacia del fármaco y reducir la dosis ".

La administración de medicamentos y terapias de manera selectiva para que afecten a las células cancerosas pero no a las células sanas cercanas es un obstáculo importante en la administración de medicamentos. La clasificación de células cancerosas de células sanas ha tenido éxito, pero requiere mucho tiempo y es caro. Los investigadores también han utilizado nanopartículas para atacar las células cancerosas, pero las células sanas pueden absorber nanopartículas, por lo que unir medicamentos a las nanopartículas también puede matar células sanas.

Las nanoburbujas de Rice no son nanopartículas; bastante, son eventos de corta duración. Las nanoburbujas son pequeñas bolsas de aire y vapor de agua que se crean cuando la luz láser incide en un grupo de nanopartículas y se convierte instantáneamente en calor. Las burbujas se forman justo debajo de la superficie de las células cancerosas. A medida que las burbujas se expanden y revientan, abren brevemente pequeños orificios en la superficie de las células y permiten que los medicamentos contra el cáncer ingresen rápidamente. La misma técnica se puede utilizar para administrar terapias génicas y otras cargas útiles terapéuticas directamente en las células.

Este método, que aún no se ha probado en animales, requerirá más investigación antes de que pueda estar listo para pruebas en humanos, dijo Lapotko, becario de la facultad de bioquímica y biología celular y de física y astronomía en Rice.

los Biomateriales El estudio que se realizará a finales de este mes informa sobre la modificación genética selectiva de células T humanas con el propósito de terapia celular contra el cáncer. El papel, que es coautor del Dr. Malcolm Brenner, profesor de medicina y pediatría en BCM y director del Centro de Terapia Celular y Genética de BCM, descubrió que el método "tiene el potencial de revolucionar la administración de fármacos y la terapia génica en diversas aplicaciones".

"El mecanismo de inyección de nanoburbujas es un enfoque completamente nuevo para la administración de fármacos y genes, ", Dijo Brenner." Es muy prometedor para atacar selectivamente las células cancerosas que se mezclan con células sanas en el mismo cultivo ".

Las nanoburbujas plasmónicas de Lapotko se generan cuando un pulso de luz láser golpea un plasmón, una onda de electrones que se mueve de un lado a otro a través de la superficie de una nanopartícula de metal. Al hacer coincidir la longitud de onda del láser con la del plasmón, y marcando la cantidad justa de energía láser, El equipo de Lapotko puede garantizar que las nanoburbujas se formen solo alrededor de grupos de nanopartículas en las células cancerosas.

Usando la técnica para hacer pasar medicamentos a través de la pared exterior protectora de una célula cancerosa, o membrana celular, puede mejorar drásticamente la capacidad del fármaco para matar la célula cancerosa, como lo muestran Lapotko y Xiangwei Wu de MD Anderson en dos estudios recientes, uno en Biomateriales en febrero y otro en Materiales avanzados en marzo.

"Superar la resistencia a los medicamentos representa uno de los principales desafíos en el tratamiento del cáncer, ", dijo Wu." Dirigir nanoburbujas plasmónicas a las células cancerosas tiene el potencial de mejorar la administración de fármacos y la destrucción de las células cancerosas ".

Para formar las nanoburbujas, los investigadores primero deben introducir los nanoclusters de oro dentro de las células cancerosas. Los científicos hacen esto marcando nanopartículas de oro individuales con un anticuerpo que se une a la superficie de la célula cancerosa. Las células ingieren las nanopartículas de oro y las secuestran juntas en pequeños bolsillos justo debajo de sus superficies.

Mientras que algunas nanopartículas de oro son absorbidas por células sanas, las células cancerosas absorben mucho más, y la selectividad del procedimiento se debe al hecho de que el umbral mínimo de energía láser necesaria para formar una nanoburbuja en una célula cancerosa es demasiado bajo para formar una nanoburbuja en una célula sana.