El cerebro es un órgano muy difícil de tratar, pero los investigadores de Johns Hopkins informan que están un paso más cerca de tener un sistema de administración de fármacos lo suficientemente flexible como para superar algunos de los desafíos clave que plantea el cáncer de cerebro y quizás otras enfermedades que afectan a ese órgano.

En un informe publicado en línea el 29 de agosto en Medicina traslacional de la ciencia , El equipo de Johns Hopkins dice que sus bioingenieros han diseñado nanopartículas que pueden infiltrarse de manera segura y predecible en lo profundo del cerebro cuando se prueban en tejido humano y de roedores.

"Nos complace haber encontrado una manera de evitar que las partículas incrustadas en el fármaco se adhieran a su entorno para que puedan propagarse una vez que están en el cerebro". "dice Justin Hanes, Doctor., Lewis J. Ort Profesor de Oftalmología, con nombramientos secundarios en ingeniería química y biomolecular, Ingeniería Biomédica, oncología, Cirugía neurológica y ciencias de la salud ambiental. y director del Centro Johns Hopkins de Nanomedicina.

Después de la cirugía para extirpar un tumor cerebral, Los protocolos de tratamiento estándar incluyen la aplicación de quimioterapia directamente en el sitio de la cirugía para matar las células que quedan y que no se pudieron extirpar quirúrgicamente. Hasta la fecha, este método para prevenir la recurrencia del tumor solo tiene un éxito moderado, en parte, porque es difícil administrar una dosis de quimioterapia lo suficientemente alta como para penetrar lo suficiente en el tejido para que sea eficaz y lo suficientemente baja como para ser segura para el paciente y el tejido sano.

Para superar este desafío de dosificación, Los ingenieros diseñaron nanopartículas, aproximadamente una milésima parte del diámetro de un cabello humano, que administran el medicamento en pequeñas cantidades cantidades estables durante un período de tiempo. Las nanopartículas convencionales de administración de fármacos se fabrican atrapando moléculas de fármaco junto con microscópicos, moléculas parecidas a cuerdas en una bola apretada, que se descompone lentamente cuando entra en contacto con el agua. Según Charles Eberhart, MARYLAND., patólogo de Johns Hopkins y colaborador de este trabajo, Históricamente, estas nanopartículas no han funcionado muy bien porque se adhieren a las células en el sitio de aplicación y tienden a no migrar más profundamente en el tejido.

Elizabeth Nance, estudiante de posgrado en ingeniería química y biomolecular en Hopkins, y el neurocirujano de Hopkins, Graeme Woodworth, MARYLAND., sospechaba que la penetración de los fármacos podría mejorarse si las nanopartículas de suministro de fármacos interactuaran mínimamente con su entorno. Nance primero recubrió perlas de plástico de tamaño nanométrico de varios tamaños con una molécula clínicamente probada llamada PEG, o poli (etilenglicol), que otros habían demostrado para proteger las nanopartículas de los mecanismos de defensa del cuerpo. El equipo razonó que una capa densa de PEG también podría hacer que las cuentas fueran más resbaladizas.

Luego, el equipo inyectó las perlas recubiertas en rodajas de tejido cerebral humano y de roedores. Primero etiquetaron las cuentas con etiquetas brillantes que les permitieron ver las cuentas mientras se movían a través del tejido. En comparación con las perlas no recubiertas de PEG, o perlas con un recubrimiento de PEG menos denso, encontraron que una capa densa de PEG permitía que las perlas más grandes penetraran en el tejido, incluso aquellas perlas que tenían casi el doble del tamaño que antes se pensaba que eran lo máximo posible para la penetración dentro del cerebro. Luego probaron estas cuentas en cerebros de roedores vivos y encontraron los mismos resultados.

Luego, los investigadores tomaron nanopartículas biodegradables que contenían el fármaco quimioterápico paclitaxel y las recubrieron con PEG. Como se esperaba, en tejido cerebral de rata, las nanopartículas sin el revestimiento de PEG se movieron muy poco, mientras que las nanopartículas cubiertas de PEG se distribuyeron bastante bien.

"Es realmente emocionante que ahora tengamos partículas que pueden transportar cinco veces más droga, libérelo durante tres veces más tiempo y penetre más en el cerebro que antes, ", dice Nance." El siguiente paso es ver si podemos ralentizar el crecimiento o la recurrencia del tumor en los roedores ". Woodworth agregó que el equipo" también quiere optimizar las partículas y combinarlas con medicamentos para tratar otras enfermedades cerebrales ". como la esclerosis múltiple, carrera, lesión cerebral traumática, Alzheimer y Parkinson ". Otro objetivo del equipo es poder administrar sus nanopartículas por vía intravenosa, que es una investigación que ya han comenzado.