(Phys.org) —Los investigadores han desarrollado un concepto para mejorar potencialmente la administración de medicamentos para el tratamiento del cáncer utilizando nanopartículas que se concentran y expanden en presencia de una mayor acidez que se encuentra en las células tumorales.

El concepto implica el uso de nanopartículas hechas de "polibases débiles, "compuestos que se expanden cuando se transportan a entornos que imitan las células tumorales, que tienen una mayor acidez que los tejidos circundantes. Los investigadores utilizaron modelos sofisticados para mostrar cómo las partículas se acumularían en regiones de mayor acidez y permanecerían allí el tiempo suficiente para administrar medicamentos contra el cáncer.

"Este fenómeno, que llamamos pHforesis, puede proporcionar un mecanismo útil para mejorar la administración de fármacos a las células cancerosas en los tejidos tumorales sólidos, "dijo You-Yeon Won, profesor asociado de ingeniería química en Purdue University.

Se dice que las soluciones con un pH inferior a 7 son ácidas, y aquellos con un pH más alto son básicos o alcalinos. El concepto de foresis de pH se basa en el uso de micelas poliméricas sintéticas, "diminutas esferas de administración de fármacos que albergan medicamentos en su núcleo interno y contienen una capa externa hecha de un material que se ha demostrado que se expande dramáticamente a medida que el pH cambia de alcalino a ácido".

Un aumento de tamaño doble podría resultar en un aumento similar en la eficiencia de la administración de fármacos a los tumores.

"Tal efecto cambiaría las reglas del juego al administrar la dosis adecuada de medicamentos contra el cáncer dentro de las células tumorales, "Won dijo." Este concepto de foresis de pH también podría combinarse fácilmente con otras metodologías establecidas de administración de fármacos, haciéndolo potencialmente práctico para aplicaciones médicas ".

El concepto se describe en un trabajo de investigación que aparecerá en el Diario de liberación controlada el 15 de julio y una versión sin editar apareció en línea el 19 de junio. El artículo fue escrito por Won y el estudiante de doctorado Hoyoung Lee. Los resultados mostraron cómo se optimiza la expansión de las micelas en el pH específico de las células tumorales.

Los investigadores demostraron que el grado más alto de inflamación de las micelas en los tumores debe ocurrir cuando hay un pH de aproximadamente 7,0. más o menos 0.5, para la entrega óptima de fármacos al tejido tumoral.

"Los tumores sólidos tienen un pH extracelular significativamente más bajo, alrededor de 6.5-6.9, en comparación con el tejido normal, que tiene un pH medio de 7,4, "Dijo Won.

Las polibases débiles en las micelas contienen moléculas llamadas aminas, que están formados por átomos de nitrógeno e hidrógeno. Las micelas se hinchan a un pH más bajo debido al aumento de "protonación, "o la adición de protones a átomos de nitrógeno en las aminas. Debido a que los protones están cargados positivamente, las aminas con la misma carga se repelen entre sí, haciendo que las nanopartículas se expandan.

La carga positiva ralentiza el movimiento de las micelas fuera del tejido tumoral, lo que haría que las nanopartículas se acumularan dentro de la masa tumoral el tiempo suficiente para entrar en las células tumorales y liberar medicamentos contra el cáncer.

"Este concepto es sencillo de entender, sin embargo, nadie lo reconoció previamente, “Won dijo.” Y nos tomó un tiempo poner esta descripción en una base matemática. Para hacer eso, tuvimos que modificar la famosa ecuación de difusión de la primera ley de Fick ".

La Ley, derivado por el médico y fisiólogo Adolf Fick en 1855, describe cómo las moléculas se difunden desde regiones de alta concentración a regiones de baja concentración.

Las micelas también están recubiertas con barniz protector para que puedan permanecer intactas el tiempo suficiente para llegar a los sitios del tumor. donde se expandirían y luego se biodegradarían.

Se necesita más investigación para determinar qué tan bien el enfoque podría mejorar la administración de medicamentos, pero el concepto de foresis de pH desarrollado por Won y su alumno representa un paso en el desarrollo de técnicas de nanomedicina en la administración de fármacos, él dijo.