Científicos del California NanoSystems Institute en UCLA han desarrollado un sistema de administración de nanopartículas para el antibiótico moxifloxacino que mejora enormemente la efectividad del fármaco contra la tularemia neumónica. un tipo de neumonía causada por la inhalación de la bacteria Francisella tularensis.

El estudio, que aparece en la revista ACS Nano , muestra cómo el sistema de nanopartículas se dirige a las células precisas infectadas por las bacterias y maximiza la cantidad de fármaco administrado a esas células.

Jeffrey Zink, profesor distinguido de química y bioquímica y autor principal del estudio, desarrolló las nanopartículas de sílice mesoporosas que se utilizan para la administración de fármacos. Zink y su equipo de investigación llevaron a cabo un proceso exhaustivo para encontrar la mejor partícula para el trabajo.

"Las nanopartículas están llenas de poros profundos y vacíos, ", Dijo Zink." Colocamos las partículas en una solución de fármaco durante la noche, llenando los poros con moléculas de fármacos. Luego bloqueamos las aberturas de los poros en la superficie de la nanopartícula con moléculas llamadas nanoválvulas, sellar el fármaco dentro de la nanopartícula ".

Cuando las nanopartículas portadoras de fármacos se inyectan en el animal infectado, en este caso un ratón, el fármaco permanece en las nanopartículas hasta que alcanzan su objetivo:glóbulos blancos llamados macrófagos. Los macrófagos ingieren nanopartículas en compartimentos que tienen un ambiente ácido. Las nanoválvulas, que están diseñados para abrirse en respuesta a los entornos más ácidos, luego libere la droga.

"Probamos varias partículas y nanoválvulas diferentes hasta que encontramos las que llevarían la máxima cantidad de fármaco y lo liberarían con el valor de pH adecuado". "Dijo Zink.

La bacteria F. tularensis es altamente infecciosa y ha sido designada como un agente de bioterrorismo de primer nivel por los Centros para el Control de Enfermedades. lo que significa que se considera que presenta un alto riesgo para la seguridad nacional y la salud pública.

"F. tularensis sobrevive y se multiplica dentro de los macrófagos, especialmente aquellos en el hígado, bazo y pulmón, "dijo Marcus Horwitz, un distinguido profesor de medicina y microbiología, inmunología y genética molecular y el otro autor principal del estudio. "Los macrófagos devoran fácilmente nanopartículas de sílice mesoporosas, haciendo que estas partículas sean ideales para tratar este tipo de infecciones ".

La moxifloxacina es un potente tratamiento para la tularemia, pero tiene efectos secundarios cuando se administra como fármaco libre en el torrente sanguíneo. Los investigadores de UCLA trabajaron para maximizar la eficacia del tratamiento mientras reducían los efectos secundarios.

"Cuando administra una droga libremente en la sangre, solo el 1 o el 2 por ciento llega a donde usted desea, ", Dijo Horwitz." Con este sistema, el fármaco está contenido dentro de las nanopartículas hasta que están dentro de los macrófagos, entregando una cantidad mucho mayor del fármaco directamente en el sitio de la infección ".

Horwitz agregó que los medicamentos que fluyen libremente se metabolizan y excretan desde el momento en que se administran. Considerando que las nanopartículas protegen a las moléculas de los fármacos del metabolismo y la excreción hasta después de su liberación en las células diana, haciendo que la nanoterapéutica sea potencialmente muy potente.

El estudio comparó la eficacia de la moxifloxacina inyectada libremente con la administrada por las nanopartículas de liberación controlada. En ratones que recibieron una dosis altamente letal de Francisella tularensis, la moxifloxacina administrada por nanopartículas causó pocos efectos secundarios y fue más eficaz para reducir el número de bacterias en los pulmones que una dosis de moxifloxacina inyectada libremente de dos a cuatro veces mayor.

El sistema de administración de nanopartículas tiene el potencial de maximizar la efectividad de los antibióticos y reducir los efectos secundarios en otras enfermedades infecciosas, incluida la tuberculosis, Fiebre Q y enfermedad del legionario.