Una nanopartícula desarrollada en la Universidad de Rice y probada en colaboración con el Baylor College of Medicine (BCM) puede aportar grandes beneficios al tratamiento de emergencia de las víctimas de lesiones cerebrales. incluso aquellos con heridas leves.

Clusters combinados de polietilenglicol-carbono hidrófilo (PEG-HCC), ya se está probando para mejorar el tratamiento del cáncer, también son expertos en antioxidantes. En estudios con animales, Las inyecciones de PEG-HCC durante el tratamiento inicial después de una lesión ayudaron a restablecer el equilibrio del sistema vascular del cerebro.

Los resultados se publicaron este mes en la revista American Chemical Society. ACS Nano .

Una infusión de PEG-HCC que estabilice rápidamente el flujo sanguíneo en el cerebro sería un avance significativo para los trabajadores de atención de emergencia y los médicos en el campo de batalla. dijo el químico y coautor de Rice James Tour.

"Esta podría ser una primera línea de defensa contra las especies reactivas de oxígeno (ROS) que siempre se sobreestimulan durante un trauma médico, ya sea para una víctima de un accidente o un soldado herido, "dijo Tour, T.T. y W.F. de Rice Cátedra Chao de Química y profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales y de informática. "Ciertamente se agravan cuando hay un trauma con una pérdida masiva de sangre".

En una lesión cerebral traumática, Las células liberan una cantidad excesiva de ROS conocido como superóxido (SO) en la sangre. Los superóxidos son radicales libres tóxicos, moléculas con un electrón desapareado, que el sistema inmunológico normalmente usa para matar microorganismos invasores. Los organismos sanos equilibran el SO con superóxido dismutasa (SOD), una enzima que lo neutraliza. Pero incluso un traumatismo cerebral leve puede liberar superóxidos a niveles que abruman las defensas naturales del cerebro.

"El superóxido es la más dañina de las especies reactivas del oxígeno, ya que es el progenitor de muchos de los demás, "Tour dijo." Si no se ocupa de SO, forma peroxinitrito y peróxido de hidrógeno. SO es el precursor de muchos de los problemas posteriores ".

SO afecta el mecanismo autorregulador que gestiona el sistema de circulación sensible en el cerebro. Normalmente, Los vasos se dilatan cuando la presión arterial es baja y se contraen cuando están altos para mantener el equilibrio. pero la falta de regulación puede provocar un daño cerebral más allá de lo que pudo haber sido causado por el trauma inicial.

"Hay muchas facetas de la lesión cerebral que, en última instancia, determinan cuánto daño habrá, "dijo Thomas Kent, el coautor del artículo, profesor de neurología de BCM y jefe de neurología en el Centro Médico de Asuntos de Veteranos Michael E. DeBakey en Houston. "Uno es la lesión inicial, y eso se hace prácticamente en minutos. Pero una serie de cosas que suceden más tarde a menudo empeoran las cosas, y ahí es cuando podemos intervenir ".

Kent citó como ejemplo el segundo estallido de radicales libres que puede ocurrir después de la reanimación posterior a la lesión. "Eso es lo que podemos tratar:la lesión adicional que ocurre debido a la necesidad de restaurar la presión arterial de alguien, que proporciona oxígeno que conduce a radicales libres más dañinos ".

En pruebas, Los investigadores encontraron nanopartículas de PEG-HCC que detuvieron inmediatamente y por completo la actividad superóxido y permitieron que el sistema autorregulador recuperara rápidamente su equilibrio. Tour dijo que las moléculas ROS se combinan fácilmente con los PEG-HCC, generando "un doble enlace de carbono inocuo, por lo que es una aniquilación realmente radical. No existe tal mecanismo en biología ". Si bien una enzima SOD puede alterar solo una molécula de superóxido a la vez, un solo PEG-HCC del tamaño de una proteína grande con 2-3 nanómetros de ancho y 30-40 nanómetros de largo puede apagar cientos o miles. "Esta es una ocasión en la que un paquete de tamaño nanométrico está haciendo algo que ningún pequeño fármaco o proteína podría hacer, subrayando la eficacia de los nanofármacos activos ".

"Esta es la cosa más notablemente efectiva que he visto en mi vida, ", Dijo Kent." Literalmente a los pocos minutos de inyectarlo, el flujo sanguíneo cerebral ha vuelto a la normalidad, y podemos mantenerlo allí con una simple segunda inyección. En el final, hemos normalizado los radicales libres conservando el óxido nítrico (que es esencial para la autorregulación). Estas partículas mostraron el mecanismo antioxidante que habíamos identificado previamente como predictivo de la efectividad ".

Las primeras pistas sobre los poderes antioxidantes del PEG-HCC se dieron durante los estudios de toxicidad de las nanopartículas con el MD Anderson Cancer Center. "Notamos que redujeron la fosfatasa alcalina en el hígado, Tour dijo. Uno de nuestros colegas de Baylor vio esto y dijo:'Oye, esto parece que en realidad está provocando que las células del hígado vivan más de lo normal ”.

"La destrucción oxidativa de las células hepáticas es normal, eso nos hizo pensar que estos podrían ser muy buenos carroñeros de radicales, "Dijo Tour.

Kent dijo que las nanopartículas probadas no mostraron signos de toxicidad, pero cualquier inquietud restante debe responderse mediante pruebas adicionales. Los investigadores encontraron que la vida media de los PEG-HCC en la sangre, la cantidad de tiempo que tarda la mitad de las partículas en salir del cuerpo, es de dos a tres horas. Las pruebas con diferentes tipos de células in vitro no mostraron toxicidad, él dijo.

La investigación también tiene implicaciones para las víctimas de accidentes cerebrovasculares y los pacientes con trasplante de órganos. Tour dijo.

Próximo, el equipo espera que otro laboratorio reproduzca sus resultados positivos. "Lo hemos repetido ahora tres veces, y obtuvimos los mismos resultados, así que estamos seguros de que esto funciona en nuestras manos "Dijo Kent.