Al hacer lo que podría ser el bloque no oficial tridimensional más pequeño del mundo "M, "Los investigadores de la Universidad de Michigan han demostrado un proceso de fabricación de nanopartículas capaz de producir multicapa, formas precisas.

Los investigadores dicen que su técnica puede allanar el camino hacia medicamentos que pueden apuntar a células específicas, entregar múltiples medicamentos en diferentes momentos y ritmos, e incluso permitir que los médicos dirijan los medicamentos a lugares específicos del cuerpo. También podrían ofrecer a los investigadores mejores formas de probar nuevas terapias.

El nuevo método produce partículas que pueden tener 10 capas o más de espesor, para incorporar varios cursos de tratamientos farmacológicos, rieles, plásticos o prácticamente cualquier otro material. Se pueden fabricar en tamaños y formas controlados con precisión de hasta 25 nanómetros de diámetro. En 115 por 160 micrones y 3 micrones de espesor, los logotipos simulados de Michigan tienen aproximadamente el tamaño de un grano de arena. Una micra o micrómetro, es una milésima de milímetro.

"Los Block 'M's' fueron una prueba, "dijo Anish Tuteja, Profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales de la U-M y desarrollador del proceso. "Esto abre todo tipo de oportunidades para combinar diferentes polímeros y moléculas en una variedad de formas. Y debido a que es simple y de bajo costo, podemos explorar nuevas posibilidades mucho más fácilmente que en el pasado ".

Los investigadores dicen que una de las primeras aplicaciones podría ser la quimioterapia, donde su capacidad para incorporar varias capas podría permitir a los fabricantes de medicamentos combinar diferentes medicamentos de quimioterapia y apuntar a múltiples tipos de células cancerosas con un solo tratamiento. También podrían colocar capas de materiales magnéticos que permitan a los médicos dirigir los medicamentos hacia los tumores.

Otro rasgo clave es la forma flexible de las partículas, talla y maquillaje, lo que puede permitir que los médicos y los fabricantes de medicamentos optimicen los medicamentos para atacar de manera más efectiva las células cancerosas y hacer menos daño a las células sanas.

"Los diferentes tipos de cáncer tienen diferentes estructuras celulares, y cada tipo puede internalizar nanopartículas de una manera diferente, "dijo Geeta Mehta, Profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales de la U-M, quién está trabajando en el proyecto. "Podemos adaptar fácilmente la forma y las combinaciones de fármacos de estas nuevas partículas a cada tipo de cáncer para que sean más eficaces contra las células cancerosas y menos dañinas para las células sanas".

Si bien es probable que cualquier tratamiento nuevo se demore entre cinco y 10 años, el equipo espera tener una iteración temprana de los medicamentos disponibles para probar dentro de uno o dos años.

La versatilidad de las partículas y el proceso de producción relativamente simple también las hace útiles en el laboratorio para probar nuevos tratamientos. y para comprender mejor exactamente cómo interactúan los medicamentos con las células.

"La Universidad de Michigan tiene una extensa biblioteca de nuevos medicamentos contra el cáncer en desarrollo, y creo que estas partículas nos ayudarán a comprender cómo utilizarlas de forma más eficaz, ", Dijo Mehta." Podemos probar fácilmente nuevas combinaciones de fármacos y diferentes formas de partículas, y podemos incluir tintes y otros marcadores para ver cómo se comportan dentro de una célula ".

Las partículas también pueden ser útiles para otras aplicaciones de administración de fármacos, incluidas las vacunas inhalables y los medicamentos recetados de liberación prolongada que podrían tomarse con mucha menos frecuencia que los medicamentos actuales.

Si bien los investigadores han creado con éxito nanopartículas de varias capas en el pasado, estas partículas son las primeras en combinar esa capacidad con un control preciso sobre la forma de las partículas, tamaño y composición.

El equipo de investigación inició el proceso de producción con una oblea de silicio que tiene un recubrimiento repelente de líquidos. Utilizaron luz ultravioleta para grabar el revestimiento en la forma de las partículas finales. Finalmente, sumergieron la oblea grabada en un líquido que contenía su polímero disuelto en un disolvente. El líquido se depositó solo en las áreas grabadas, y cuando el solvente se evaporó, el polímero permaneció, dejando nanopartículas de forma precisa. Para obtener múltiples capas, los investigadores simplemente sumergieron la oblea una y otra vez, formando una nueva capa cada vez.

Tuteja dijo que los métodos actuales para fabricar nanopartículas multicapa son más complejos que el nuevo enfoque. La mayoría solo pueden producir partículas esféricas, y controlar el tamaño de las partículas es difícil. Dijo que el equipo está en el proceso de desarrollar métodos de fabricación automatizados que eventualmente podrían producir una mayor cantidad de partículas con mayor eficiencia. El proceso podría usarse potencialmente para fabricar partículas para una variedad de aplicaciones, incluidas pantallas de computadora, sensores de diagnóstico e incluso motores microscópicos.

Mehta también es profesor asistente de ingeniería biomédica y ciencia e ingeniería macromolecular. Tuteja también es profesor asistente de ciencia e ingeniería macromolecular.

Un artículo sobre la técnica, titulado "Autoensamblaje con plantilla engendrada por la humectabilidad (WETS) para la fabricación de partículas multifásicas, "se publica en la edición del 25 de febrero de la revista ACS Applied Materials &Interfaces. La investigación fue apoyada por la National Science Foundation y la Office of Naval Research.