Durante más de una década, Los investigadores biomédicos han estado buscando mejores formas de administrar medicamentos contra el cáncer directamente a los tumores del cuerpo. Pequeñas cápsulas, llamadas nanopartículas, ahora se utilizan para transportar medicamentos de quimioterapia a través del torrente sanguíneo, a las puertas de los tumores cancerosos. Pero descubrir la mejor manera para que las partículas pasen la "cuerda de terciopelo" del tumor y entren en el tumor es un desafío que los científicos aún están resolviendo. Los investigadores de la Universidad de Drexel creen que el truco para obtener acceso a las perniciosas masas celulares es dar a las nanopartículas una nueva apariencia, y que el apósito para impresionar podrá hacerlas pasar por los rebotadores biológicos del tumor.

La terapia dirigida contra el cáncer es más eficaz cuando el medicamento se libera lo más cerca posible del interior de un tumor. para aumentar sus probabilidades de penetrar y eliminar las células cancerosas. El desafío al que se han enfrentado los investigadores del cáncer durante años es fabricar un vehículo de administración que sea lo suficientemente resistente para llevar el medicamento de manera segura a través del torrente sanguíneo a los tumores, lo cual no es un viaje suave, pero que también sea lo suficientemente ágil como para atravesar el denso espacio extracelular del tumor. una matriz rellena de azúcares llamada ácido hialurónico.

En una investigación publicada recientemente en la revista Nano letras , autor principal Hao Cheng, Doctor, un profesor asistente con un nombramiento en la Facultad de Ingeniería de Drexel, y afiliación a la Escuela de Ingeniería Biomédica, Ciencia y sistemas de salud; informa que la forma de atravesar la puerta principal del tumor tiene mucho que ver con cómo la pequeña partícula está preparada para el viaje.

"Lo que hemos informado aquí es una estrategia para superar las barreras biológicas que afectan la entrega de medicamentos, como el aclaramiento de un vehículo en el torrente sanguíneo por parte del sistema inmunológico del huésped, y difusión ineficaz en la matriz extracelular de las células tumorales, ", Dijo Cheng." Es una estrategia única que implica la decoración de nanovehículos con enzimas conocidas por descomponer el ácido hialurónico, que es una barrera principal en el espacio extracelular, y la adición de una capa extra de polietilenglicol para cubrir parcialmente las enzimas ".

En el artículo titulado "Hialuronidasa incrustada en Nanoportador PEG Shell para una penetración tumoral mejorada y una eficacia antitumoral altamente eficiente, "el grupo informa que su método es cuatro veces más eficaz para enviar nanopartículas a un tumor sólido que una de las mejores estrategias que se utilizan actualmente. Cuando se cargan medicamentos contra el cáncer en la pequeña partícula, Se ha demostrado que inhibe el crecimiento de un tipo de cáncer de mama agresivo.

El equipo, que también incluyó a los investigadores Wilbur Bowne, MARYLAND, profesor asociado en la Facultad de Medicina de Drexel; Dimitrios Arhontoulis, una licenciatura en la Escuela de Ingeniería Biomédica de Drexel, Ciencia y sistemas de salud; autor principal Hao Zhou y Zhiyuan Fan, candidatos a doctorado, Junjie Deng, Doctor, investigadores postdoctorales, y Pelin Lemons, un estudiante graduado, todo en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Facultad de Ingeniería, creó su traje de nanopartículas comenzando con uno que es común en esta área de la investigación del cáncer y haciendo algunas alteraciones clave.

"En el diseño general de nanopartículas, Las moléculas bioactivas, no limitadas a las enzimas, se unieron a la capa más externa de partículas, ", Dijo Cheng." Estas enzimas pueden degradar la matriz extracelular y mejorar la capacidad de la nanopartícula para penetrar tumores sólidos ".

Pero en el cuerpo esta carga adicional puede causar problemas. Un problema es que la unión de enzimas a las nanopartículas podría hacer que no lleguen al tumor y que el torrente sanguíneo las elimine antes de administrar el medicamento. También existe la posibilidad de que el viaje a través del torrente sanguíneo pueda hacer que las enzimas sean inertes.

Para contrarrestar estos problemas y mantener el rumbo de las nanopartículas, el equipo decidió agregar una capa adicional que no solo protege la preciosa carga útil, pero también posiciona las enzimas para un impacto máximo.

"La novedad de nuestro diseño es que incrustamos parcialmente las enzimas hialuronidasas en una segunda capa de polietilenglicol para formar la capa exterior de la nanopartícula, ", Dijo Cheng." Este diseño reduce drásticamente el efecto de las enzimas en la ralentización de la circulación de la partícula y permite que las enzimas mantengan su función después de que la partícula se difunde en el tumor ".

La incrustación de las enzimas en las capas de polietilenglicol (PEG) asegura que la apariencia de la nanopartícula engañe al sistema inmunológico para que la deje sola durante su viaje al tumor. sin embargo, permite que la partícula se ocupe de cualquier ácido hialurónico que encuentre al penetrar en el tumor. Otros investigadores han probado una teoría que expone primero los tumores a las enzimas, y luego a nanopartículas, pero esto no es tan efectivo como el método de Cheng, debido a que las nanopartículas desarrolladas en Drexel retienen las enzimas mientras duran su difusión en los tumores, minimizando la degradación innecesaria del ácido hialurónico.

"La degradación del ácido hialurónico elimina la barrera para que las nanopartículas se difundan y les permite acceder a más células cancerosas, ", Dijo Cheng." La difusión mejorada también aumenta la acumulación de nanopartículas en los tumores, y cuantas más nanopartículas entran en los tumores, más efectivas son para reducir su tamaño ".

Como parte de la investigación, el equipo probó su nanopartícula contra competidores que no tenían una segunda capa de polietilenglicol y otros que no tenían las enzimas degradantes de ECM. No fue una sorpresa que su nanopartícula se desempeñara mejor tanto en los tumores penetrantes como en la acumulación en las células cancerosas.

"Este emocionante, El novedoso sistema de administración de fármacos de nanopartículas mejorará la administración de agentes anticancerígenos, mejorar la actividad anticancerígena para mejorar los resultados de los pacientes, ", dijo Bowne. Él prevé un enorme potencial para esta estrategia en el entorno neoadyuvante y adyuvante para una serie de cánceres difíciles de tratar, como el de mama localmente avanzado, cánceres gastrointestinales de páncreas y productores de mucina.