Científicos de la Universidad de California, San Diego, han diseñado pequeñas partículas esféricas para que floten fácilmente a través del torrente sanguíneo después de la inyección, luego ensamble en un andamio duradero dentro del tejido enfermo. Una enzima producida por un tipo específico de tumor puede desencadenar la transformación de las esferas en estructuras en forma de red que se acumulan en el sitio del cáncer. el equipo informa en la revista Materiales avanzados esta semana.
Dirigir tratamientos específicamente a células cancerosas u otras células enfermas depende de algún medio para acumular altos niveles de un fármaco u otro agente terapéutico en el sitio específico y mantenerlo allí. La mayoría de los esfuerzos hasta ahora dependen de hacer coincidir una parte de la molécula que administra el fármaco con receptores específicos en la superficie de la célula diana.
La inspiración para esta nueva estrategia provino de los sistemas biológicos que usan la forma para alterar la capacidad de algo para bloquearse en su lugar o deslizarse y escapar. dijo Nathan Gianneschi, profesor de química y bioquímica, quien lideró el proyecto.
"Queríamos idear un nuevo enfoque, "Dijo Gianneschi." Específicamente, queríamos diseñar materiales intercambiables que pudiéramos inyectar en una forma y hacer que cambiaran a otra entre la sangre y los tumores ".
Algunos tejidos cancerosos producen altos niveles de una clase de moléculas llamadas MMP, para metaloproteinasas de matriz. Estas enzimas cambian el comportamiento de otras proteínas al alterar su configuración molecular, que conduce a la metástasis. Gianneschi y sus colegas aprovecharon esta capacidad para alterar sus nanopartículas de manera que pudieran permanecer en el sitio del tumor.
"Descubrimos cómo hacer un material autónomo que pudiera detectar su entorno y cambiar en consecuencia, "Dijo Gianneschi.
Cada nanopartícula está formada por muchas moléculas similares a detergentes con un extremo que se mezcla fácilmente con el agua y otro que la repele. En solución, se autoensamblan en bolas con los extremos repelentes al agua en el interior, y en esa configuración se puede inyectar fácilmente en una vena.
Cuando se mezcla con MMP en viales, las enzimas cortaron los péptidos en la superficie de las esferas, que se reensamblaron en hilos en forma de red.
El equipo probó más el concepto inyectando sus nuevas nanopartículas en ratones con fibrosarcomas humanos. un tipo de cáncer que produce altos niveles de MMP.
Para marcar cuando las esferas se rompieron para formar otras estructuras, los químicos colocaron uno de los dos tintes fluorescentes, rodamina o fluoresceína, dentro de las esferas. En estrecha proximidad, los tintes interactúan para crear una señal de luz específica llamada FRET para Förster Resonance Energy Transfer, cuando la energía salta de rodamina a fluoresceína.
En un día detectaron señales de FRET que indicaban que las esferas se habían reensamblado en los sitios de los tumores, y la señal persistió durante al menos una semana.
El tratamiento no es inherentemente tóxico. No pareció cambiar los tumores de ninguna manera, e hígado y riñón, los órganos más vulnerables al daño colateral de los tratamientos porque eliminan las toxinas del cuerpo, eran normales y saludables ocho días después de la inyección.
Se podrían diseñar diferentes versiones de estas nanopartículas para responder a señales inherentes a otros tipos de cánceres y tejidos inflamados. dicen los autores. Las esferas también pueden diseñarse para transportar drogas, o diferentes sondas de diagnóstico.
Ahora, este mismo equipo está desarrollando nanopartículas que llevan un tinte infrarrojo, lo que les permitiría visualizar tumores más profundamente en el interior del cuerpo junto con otros materiales que se pueden obtener imágenes con instrumentos comúnmente disponibles en la clínica.
