Las enormes dosis de fármacos necesarias para combatir el cáncer podrían reducirse gracias al trabajo de los investigadores de A * STAR, y las drogas mismas pueden volverse más efectivas. Los investigadores han desarrollado un 'andamio' polimérico que ayuda a los medicamentos que a menudo tienen problemas para ingresar al torrente sanguíneo, como agentes anticancerígenos, Forman nanopartículas altamente estables con biodisponibilidad mejorada.

Muchos medicamentos que se dirigen a las células tumorales están hechos de moléculas de hidrocarburos que repelen el agua, que requieren procesamiento adicional o altas tasas de dosis para ingresar a ambientes biológicos acuosos. Una alternativa más segura es 'nanodimensionar' los productos farmacéuticos en 10 a 1, 000 partículas nanométricas mediante trituración mecánica o técnicas especiales de cristalización. Estos medicamentos extrapequeños se deslizan fácilmente en el agua y son eficaces contra los tumores. pero es difícil evitar que se aglomeren en precipitados más grandes con menos potencia.

Ulrike Wais y Alexander Jackson del Instituto A * STAR de Ciencias Químicas e Ingeniería y Haifei Zhang de la Universidad de Liverpool han desarrollado una forma de reducir los problemas de aglomeración mediante el uso de poli (etilenglicol) y acrilamida (PEG-PNIPAM), polímeros biocompatibles que son altamente solubles en agua y pueden estabilizar moléculas repelentes al agua porque tienen cadenas de hidrocarburos similares a los tensioactivos.

El equipo sintetizó PEG-PNIPAM en esferas "hiperramificadas" que están reforzadas con moléculas de entrecruzamiento de carbono cortas. Luego mezclaron las esferas con compuestos de fármacos de prueba como el ibuprofeno y los combinaron para crear una emulsión entre los componentes repelentes y atrayentes del agua.

El siguiente paso requirió una forma de liofilizar la emulsión para que pudiera pulverizarse en nanopartículas, pero esto implicó resolver un complicado problema de procesamiento. "Si la separación de fases se produce antes de que la muestra esté completamente congelada, Se forman cristales de fármaco que no tienen tamaño nanométrico ni están estabilizados contra la aglomeración por el andamio, "explica Wais.

Los investigadores evitaron la separación de fases durante la liofilización al asegurarse de que la emulsificación fuera extremadamente uniforme antes de rociarla como pequeñas gotas en una piscina de nitrógeno líquido. La dispersión dinámica de la luz y el análisis de microscopía electrónica de barrido de la emulsión solidificada revelaron que los fármacos y las esferas de polímero se habían integrado en una capa porosa, estructura similar a un andamio.

Después de moler mecánicamente la emulsión liofilizada en nanoestructuras de fármacos, los investigadores encontraron que su marco abierto simplificaba su disolución en agua. Es más, los fármacos podrían transformarse en nanopartículas con rendimientos del 100 por ciento utilizando niveles sorprendentemente bajos de esferas de PEG-PNIPAM.

"La estructura del polímero y el nivel de ramificación afectan directamente la estabilización de las nanopartículas del fármaco. Este método nos brinda una forma de investigarlo de manera sistemática, "dice Jackson. Señala que este método es sintéticamente sencillo y podría aplicarse a una amplia gama de productos farmacéuticos.