Cuando se trata de administrar medicamentos, Las nanopartículas con forma de varillas y gusanos son la mejor opción para realizar el desalentador viaje hacia el centro de una célula. sugiere una nueva investigación australiana.

Un nuevo estudio publicado en Nanotecnología de la naturaleza ha respondido una pregunta de larga data que podría conducir al diseño de mejores vehículos de administración de fármacos:cómo la forma de las nanopartículas afecta el viaje a través de la célula.

"Pudimos demostrar por primera vez que las nanopartículas con forma de varillas y gusanos eran más efectivas que las nanopartículas esféricas para atravesar las barreras intracelulares y esto les permitió llegar hasta el núcleo de la célula". "dice la Dra. Elizabeth Hinde, autora principal de la UNSW.

El estudio fue dirigido por químicos, ingenieros e investigadores médicos de UNSW en una colaboración entre el Centro de Excelencia del Consejo de Investigación de Australia en Imagen Molecular Avanzada y el Centro de Excelencia del Consejo de Investigación de Australia en Bio-Nano Ciencia. Ambos centros tienen su sede en la Universidad de Monash, con nodos de investigación en UNSW en Sydney.

El equipo aplicó un nuevo método de microscopía a la administración de fármacos por primera vez, lo que les permitió rastrear el movimiento de nanopartículas de diferentes formas a través de una sola célula cancerosa cultivada, con muy alta resolución temporal y espacial. Usando este método, los investigadores pudieron identificar dónde se liberaban los medicamentos, y cómo se diseminan por la celda.

Descubrieron que el medicamento contra el cáncer doxorrubicina, fue más eficaz cuando pudo romper la barrera celular fuerte pero porosa que protege el núcleo, el centro de control de la célula. En tono rimbombante, descubrieron que la forma de las nanopartículas influía en lo bien que el fármaco traspasaba la barrera.

Dr. Hinde, un investigador asociado en el CoE de imágenes, dice que los investigadores podían ver previamente la distribución general de sus nanopartículas en una célula, pero no tenía las herramientas de microscopía para comprender cómo se configuró esta localización, una limitación clave en la investigación de administración de medicamentos.

"Es necesario saber cómo llegan las cosas a su destino final para apuntar allí. Ahora tenemos una herramienta para rastrear este increíble viaje al centro de la célula. Significa que otros grupos de investigación pueden usar esto para evaluar sus nanopartículas y fármacos sistemas de entrega.

"Podrán descubrir cómo adaptar sus partículas para llegar al núcleo u otras estructuras de la célula, y medir dónde se deja la carga. Esto no era posible antes ".

La forma de las cosas por venir:vara, gusano o esfera?

Las nanopartículas poliméricas desempeñarán un papel vital en el futuro de la medicina:estas partículas ultrapequeñas pueden transportar medicamentos para ayudar a atacar y destruir las células cancerosas. entregar medicamentos de forma selectiva justo donde se necesitan, y producir avances en el diagnóstico y la obtención de imágenes de enfermedades.

Los ingenieros de la UNSW fabricaron cuatro tipos de nanopartículas:una con forma de varilla, uno como un gusano, y dos de forma esférica. Estos fueron etiquetados con etiquetas fluorescentes, e incubados en células cancerosas. Al combinar un nuevo enfoque de microscopía de fluorescencia con algunos análisis estadísticos, el equipo pudo crear una imagen clara de cómo pasaba cada partícula a través de la célula.

Mientras que las partículas esféricas quedaron bloqueadas por la envoltura nuclear, la varilla y las partículas en forma de gusano pudieron pasar. Esto proporciona una vía para el desarrollo de partículas que pueden atacar y destruir selectivamente las células cancerosas. sin hacer daño a los sanos.

El Dr. Hinde explica:"Las células cancerosas tienen una arquitectura interna diferente a la de las células sanas. Si podemos ajustar las dimensiones de estas nanopartículas en forma de bastón, por lo que solo atraviesan las barreras celulares en las células cancerosas y no las sanas, podemos reducir algunos de los efectos secundarios de las quimioterapias ".

Oportunidades para otros grupos de investigadores

"El impacto en el campo es enorme, "dice el profesor de Scientia Justin Gooding de la UNSW y el Centro de Excelencia ARC en Bio-Nano Ciencia." Nos da la capacidad de mirar dentro de la célula, mira lo que hacen las partículas, y diseñarlos para que hagan exactamente lo que queremos que hagan ".

"Y esto no es solo gracias al microscopio, pero la información y los datos que podemos extraer de los nuevos procedimientos de análisis que hemos desarrollado. Si otros grupos de investigación pueden aprender a realizar este análisis, pueden usar el equipo que ya tienen en sus laboratorios y comenzar mañana, "dice el profesor Gooding." La gente va a ver, repentinamente, que pueden obtener todo tipo de información nueva sobre sus partículas ".

Los investigadores pronto colaborarán con el Dr. John McGhee de UNSW Art &Design, que combina datos científicos, imágenes de microscopía, y animación generada por computadora para crear representaciones de realidad virtual del interior de células humanas y vasos sanguíneos.

Las obras de arte permiten a los investigadores visualizar y realizar recorridos a pie de realidad virtual a través del cuerpo, y podría ayudar a acelerar el proceso de desarrollo de fármacos.