Con la continua necesidad de dispositivos muy pequeños en aplicaciones terapéuticas, Existe una demanda creciente para el desarrollo de nanopartículas que puedan transportar y administrar medicamentos a las células diana en el cuerpo humano.

Recientemente, Los investigadores crearon nanopartículas que, en las condiciones adecuadas, autoensamblaje:atrapa moléculas invitadas complementarias dentro de su estructura. Como pequeños submarinos Estos nanoportadores versátiles pueden navegar en el entorno acuoso que rodea a las células y transportar sus moléculas invitadas a través de la membrana de las células vivas para entregar secuencialmente su carga.

Aunque el transporte de moléculas dentro de las células con nanopartículas se ha logrado previamente utilizando varios métodos, Los investigadores han desarrollado nanopartículas capaces de entregar e intercambiar moléculas complementarias. Para aplicaciones prácticas, estos nanoportadores son muy deseables, explica Francisco Raymo, profesor de química en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Miami e investigador principal de este proyecto.

"La capacidad de distribuir especies distintas dentro de las células de forma independiente y obligarlas a interactuar, exclusivamente en el entorno intracelular, puede evolucionar hasta convertirse en una estrategia valiosa para activar fármacos dentro de las células, "Dice Raymo.

Los nuevos nanoportadores tienen 15 nanómetros de diámetro. Son construcciones supramoleculares formadas por bloques de construcción llamados polímeros anfifílicos. Estos nanoportadores mantienen las moléculas invitadas dentro de los confines de su interior insoluble en agua y utilizan su exterior soluble en agua para viajar a través de un entorno acuoso. Como resultado, Estos nanovehículos son ideales para transferir moléculas que de otro modo serían insolubles en agua, a través de un entorno líquido.

"Una vez dentro de una célula viva, las partículas se mezclan e intercambian su cargamento. Esta interacción permite la transferencia de energía entre las moléculas internalizadas, "dice Raymo, director del laboratorio de fotónica molecular de la UM. "Si los donantes y aceptores de energía complementaria se cargan por separado y secuencialmente, la transferencia de energía entre ellos ocurre exclusivamente dentro del espacio intracelular, ", dice." A medida que se produce la transferencia de energía, los aceptores emiten una señal fluorescente que se puede observar con un microscopio ".

Esencial para este mecanismo son los enlaces no covalentes que mantienen unidas las construcciones supramoleculares. Estos enlaces débiles existen entre moléculas con formas complementarias y propiedades electrónicas. Son responsables de la capacidad de las supramoléculas para ensamblarse espontáneamente en ambientes líquidos. En las condiciones adecuadas, la reversibilidad de estos contactos débiles no covalentes permite que las construcciones supramoleculares intercambien sus componentes así como su carga.

Los experimentos se realizaron con cultivos celulares. Todavía no se sabe si las nanopartículas realmente pueden viajar a través del torrente sanguíneo.

"Ese sería el sueño, pero no tenemos pruebas de que realmente puedan hacerlo, "Raymo dice". Sin embargo, esta es la dirección en la que nos dirigimos ".

La siguiente fase de esta investigación implica demostrar que este método se puede utilizar para realizar reacciones químicas dentro de las células, en lugar de transferencias de energía.

"El tamaño de estas nanopartículas, su carácter dinámico y el hecho de que las reacciones tengan lugar en condiciones biológicas normales (a temperatura ambiente y ambiente neutro) hace de estas nanopartículas un vehículo ideal para la activación controlada de terapias, directamente dentro de las celdas, "Dice Raymo.

El estudio actual se titula "Intercambio de huéspedes intracelulares entre huéspedes supramoleculares dinámicos". Está publicado en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

Otros autores son John F. Callan, coautor correspondiente del estudio, de la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Ulster; Subramani Swaminathan y Janet Cusido del Laboratorio de Fotónica Molecular de la UM, Departamento de Química de la Facultad de Artes y Ciencias; y Colin Fowley y Bridgeen McCuaghan, Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Ulster.