Las nanopartículas recubiertas con membranas de plaquetas se fabrican recubriendo núcleos de nanopartículas biocompatibles con las membranas de las plaquetas humanas. Su capacidad para evadir el ataque del sistema inmunológico y atacar tanto a patógenos dañinos como a vasos sanguíneos dañados los convierte en candidatos terapéuticos prometedores para tratar infecciones bacterianas y enfermedades cardiovasculares. Crédito:Grupo de Investigación Zhang, Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs.
Las nanopartículas disfrazadas de plaquetas humanas podrían mejorar en gran medida el poder curativo de los tratamientos farmacológicos para las enfermedades cardiovasculares y las infecciones bacterianas sistémicas. Estas nanopartículas que imitan las plaquetas, desarrollado por ingenieros de la Universidad de California, San Diego, son capaces de administrar medicamentos a lugares específicos del cuerpo, en particular a los vasos sanguíneos lesionados, así como órganos infectados por bacterias dañinas. Los ingenieros demostraron que al entregar los medicamentos solo en las áreas donde se necesitaban los medicamentos, estos imitadores de plaquetas aumentaron en gran medida los efectos terapéuticos de los fármacos que se administraron a ratas y ratones enfermos.
La investigación, dirigido por nanoingenieros de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, fue publicado en línea el 16 de septiembre en Naturaleza .
"Este trabajo aborda un desafío importante en el campo de la nanomedicina:la administración dirigida de fármacos con nanopartículas, "dijo Liangfang Zhang, profesor de nanoingeniería en UC San Diego y autor principal del estudio. "Debido a su capacidad de orientación, Las nanopartículas que imitan las plaquetas pueden proporcionar directamente una dosis mucho más alta de medicamento específicamente para las áreas enfermas sin saturar todo el cuerpo con medicamentos ".
El estudio es un excelente ejemplo del uso de principios y tecnología de ingeniería para lograr "medicina de precisión, "dijo Shu Chien, profesor de bioingeniería y medicina, director del Instituto de Ingeniería en Medicina de UC San Diego, y un autor correspondiente del estudio. "Si bien este estudio de prueba de principio demuestra la administración específica de agentes terapéuticos para tratar enfermedades cardiovasculares e infecciones bacterianas, También tiene amplias implicaciones para la terapia dirigida para otras enfermedades como el cáncer y los trastornos neurológicos. "dijo Chien.
Los entresijos de los imitadores de plaquetas
En el exterior, nanopartículas que imitan las plaquetas están cubiertas con membranas plaquetarias humanas, que permiten que las nanopartículas circulen por el torrente sanguíneo sin ser atacadas por el sistema inmunológico. El revestimiento de la membrana plaquetaria tiene otra característica beneficiosa:se une preferentemente a los vasos sanguíneos dañados y a ciertos patógenos como las bacterias MRSA, permitiendo que las nanopartículas entreguen y liberen sus cargas útiles de fármacos específicamente en estos sitios del cuerpo.
Imágenes de microscopio electrónico de barrido pseudocoloreadas de nanopartículas recubiertas de membrana de plaquetas (naranja) que se unen al revestimiento de una arteria dañada (izquierda) y a las bacterias MRSA (derecha). Cada nanopartícula tiene aproximadamente 100 nanómetros de diámetro, que es mil veces más delgada que una hoja de papel promedio. Crédito:Grupo de Investigación Zhang, Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs.
Encerrados dentro de las membranas plaquetarias hay núcleos de nanopartículas hechos de un polímero biodegradable que el cuerpo puede metabolizar de manera segura. Las nanopartículas se pueden empaquetar con muchas moléculas pequeñas de fármacos que se difunden fuera del núcleo del polímero y a través de la membrana plaquetaria hacia sus objetivos.
Para hacer las nanopartículas recubiertas de membrana de plaquetas, Los ingenieros separaron primero las plaquetas de las muestras de sangre total utilizando una centrífuga. A continuación, se procesaron las plaquetas para aislar las membranas plaquetarias de las células plaquetarias. Próximo, las membranas plaquetarias se rompieron en trozos mucho más pequeños y se fusionaron a la superficie de los núcleos de nanopartículas. Las nanopartículas recubiertas de membrana de plaquetas resultantes tienen aproximadamente 100 nanómetros de diámetro, que es mil veces más delgada que una hoja de papel promedio.
Esta tecnología de encubrimiento se basa en la estrategia que el grupo de investigación de Zhang había desarrollado para encubrir las nanopartículas en las membranas de los glóbulos rojos. Los investigadores demostraron previamente que las nanopartículas disfrazadas de glóbulos rojos son capaces de eliminar las peligrosas toxinas formadoras de poros producidas por MRSA. mordeduras de serpientes venenosas y picaduras de abejas del torrente sanguíneo.
Al usar las propias membranas plaquetarias del cuerpo, los investigadores pudieron producir imitaciones de plaquetas que contienen el conjunto completo de receptores de superficie, antígenos y proteínas presentes de forma natural en las membranas plaquetarias. Esto es diferente a otros esfuerzos, que sintetizan imitadores de plaquetas que replican una o dos proteínas de superficie de la membrana plaquetaria.
"Nuestra técnica aprovecha las propiedades naturales únicas de las membranas plaquetarias humanas, que tienen una preferencia natural para unirse a ciertos tejidos y organismos en el cuerpo, ", dijo Zhang. Esta capacidad de focalización, que no tienen las membranas de los glóbulos rojos, hace que las membranas plaquetarias sean extremadamente útiles para la administración de fármacos dirigida, dijeron los investigadores.
Imitadores de plaquetas en el trabajo
En una parte de este estudio, investigadores empacaron nanopartículas que imitan las plaquetas con docetaxel, un medicamento utilizado para prevenir la formación de tejido cicatricial en el revestimiento de los vasos sanguíneos dañados, y los administró a ratas afectadas por arterias lesionadas. Los investigadores observaron que las nanopartículas que contienen docetaxel se recolectan selectivamente en los sitios dañados de las arterias y las curan.
Cuando está empacado con una pequeña dosis de antibióticos, Las nanopartículas que imitan las plaquetas también pueden minimizar en gran medida las infecciones bacterianas que han ingresado al torrente sanguíneo y se han diseminado a varios órganos del cuerpo. Los investigadores inyectaron nanopartículas que contenían solo una sexta parte de la dosis clínica del antibiótico vancomicina en un grupo de ratones infectados sistémicamente con bacterias MRSA. Los órganos de estos ratones terminaron con recuentos bacterianos hasta mil veces más bajos que los ratones tratados con la dosis clínica de vancomicina sola.
"Nuestras nanopartículas que imitan las plaquetas pueden aumentar la eficacia terapéutica de los antibióticos porque pueden enfocar el tratamiento en las bacterias localmente sin propagar los medicamentos a los tejidos y órganos sanos en el resto del cuerpo". ", dijo Zhang." Esperamos desarrollar nanopartículas que imitan las plaquetas en nuevos tratamientos para las infecciones bacterianas sistémicas y las enfermedades cardiovasculares ".
