Debido a que pueden programarse para viajar por el cuerpo y atacar selectivamente el cáncer y otros sitios de la enfermedad, Los vehículos a escala nanométrica llamados nanoportadores pueden administrar concentraciones más altas de medicamentos para bombardear áreas específicas del cuerpo mientras se minimizan los efectos secundarios sistémicos. Los nanoportadores también pueden administrar fármacos y agentes de diagnóstico que normalmente no son solubles en agua o sangre, además de reducir significativamente la dosis eficaz.

Aunque este método puede parecer ideal para tratar enfermedades, Los nanoportadores no están exentos de desafíos.

"Revisado, el parto sostenido es ventajoso para el tratamiento de muchos trastornos crónicos, pero esto es difícil de lograr con nanomateriales sin inducir una inflamación local indeseable, ", dijo Evan Scott de la Universidad Northwestern." En cambio, Los nanomateriales se administran típicamente como múltiples inyecciones separadas o como una transfusión que puede tardar más de una hora. Sería genial si los médicos pudieran aplicar una inyección, que libera nanomateriales continuamente durante un período de tiempo controlado ".

Ahora Scott, profesor asistente de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern, ha desarrollado un nuevo mecanismo que lo hace controlado, entrega sostenida posible.

El equipo de Scott diseñó una formulación de nanoportadores que, después de convertirse rápidamente en un gel dentro del cuerpo en el lugar de la inyección, puede liberar continuamente vehículos cargados con fármacos a nanoescala durante meses. El gel en sí se vuelve a ensamblar en los nanoportadores, así que después de que se haya entregado toda la droga, no queda material residual que induzca inflamación o formación de tejido fibroso. Este sistema podría, por ejemplo, permitir vacunas de administración única que no requieren refuerzos, así como una nueva forma de administrar quimioterapia, Terapia hormonal, o medicamentos que faciliten la cicatrización de heridas.

Con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias y los Institutos Nacionales de Salud, la investigación se publicó en línea hoy, 12 de febrero en la revista Comunicaciones de la naturaleza . Nicolás Karabin, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Scott, fue el primer autor del artículo. Kenneth Shull de Northwestern Engineering, profesor de ciencia e ingeniería de materiales, también contribuyó al trabajo. Miembro del Instituto Simpson Querrey de Northwestern para el Instituto de BioNanotecnología y Química de los Procesos de la Vida, Scott fue el autor correspondiente y dirigió el desarrollo de nanopartículas y la validación in vivo.

En la actualidad, Los sistemas de administración sostenida de nanoportadores más comunes contienen nanomateriales dentro de matrices poliméricas. Estas redes se implantan en el cuerpo, donde liberan lentamente los portadores de drogas atrapados durante un período de tiempo. El problema radica después de que se completa el parto:las redes permanecen dentro del cuerpo, a menudo provocando una respuesta de cuerpo extraño. La red sobrante puede causar malestar e inflamación crónica en el paciente.

Para evitar este problema, Scott desarrolló un nanoportador utilizando autoensamblado, nanomateriales en forma de filamento, que están cargados con un fármaco o un agente de formación de imágenes. Cuando se reticulan juntos, los filamentos forman una red de hidrogel que es similar al tejido estructural del cuerpo humano. Después de inyectar los filamentos en el cuerpo, la red de hidrogel resultante funciona como un depósito de fármaco que se degrada lentamente al descomponerse en nanomateriales esféricos llamados micelas, que están programados para viajar a objetivos específicos. Debido a que la red se transforma en el sistema de administración de medicamentos, nada está menos atrasado para causar inflamación.

"Todo el material contiene la droga y luego la entrega, ", Explicó Scott." Se degrada de forma controlada, dando como resultado nanomateriales que tienen la misma forma y tamaño. Si cargamos una droga en los filamentos, las micelas toman la droga y se van con ella ".

Después de probar el sistema tanto in vitro como in vivo en un modelo animal, El equipo de Scott demostró que podían administrar una inyección subcutánea que administraba lentamente nanomateriales a las células de los ganglios linfáticos durante más de un mes de forma controlada.

Scott dijo que el sistema se puede utilizar para otras nanoestructuras además de las micelas. Por ejemplo, el sistema podría incluir nanopartículas en forma de vesícula, tales como liposomas o poliresomas, que tienen drogas, proteínas, o anticuerpos atrapados en el interior. Diferentes vesículas pueden transportar diferentes medicamentos y liberarlos a diferentes velocidades una vez dentro del cuerpo.

"A continuación, buscamos formas de adaptar el sistema a las necesidades de enfermedades y terapias específicas, ", Dijo Scott." Actualmente estamos trabajando para encontrar formas de administrar quimioterapéuticos y vacunas. La quimioterapia generalmente requiere la administración de múltiples fármacos tóxicos en altas concentraciones, y podríamos administrar todos estos medicamentos en una sola inyección en dosis mucho más bajas. Para inmunización, estos hidrogeles inyectables podrían administrarse como vacunas estándar, pero estimulan células específicas del sistema inmunológico por más tiempo, períodos de tiempo controlados y potencialmente evitar la necesidad de refuerzos ".