Los investigadores de A * STAR han desarrollado partículas de administración de fármacos a nanoescala que pueden detectar su entorno, y liberan su carga útil solo después de ingresar a una celda, un descubrimiento que podría hacer que muchos medicamentos existentes sean más eficaces.

Las nuevas nanopartículas, desarrollado por Zibiao Li del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y sus colaboradores, son una mejora significativa de las generaciones anteriores de nanopartículas de administración de fármacos a base de polímeros. Los primeros ejemplos consistían típicamente en cadenas de polímeros simples con una polar, cabeza hidrofílica y no polar, cola hidrofóbica. En agua, estas cadenas se agregan naturalmente en esferas, con sus colas hidrofóbicas apuntando hacia adentro para formar un núcleo no polar. El núcleo formó un buen sitio para que las moléculas del fármaco se anidaran. En el torrente sanguíneo sin embargo, estos agregados tienden a romperse.

Li y sus colegas utilizaron las últimas técnicas de síntesis de polímeros para crear nanopartículas de una sola molécula. En lugar de un agregado autoensamblado de polímeros separados, el equipo sintetizó una estructura más robusta en la que las cadenas de polímero estaban fuertemente unidas covalentemente a un núcleo central. La síntesis comenzó con beta-ciclodextrina, una molécula de azúcar circular con 21 grupos hidroxilo en su superficie. Los grupos hidroxilo formaron los anclajes químicos a partir de los cuales el equipo construyó los múltiples largos, En forma de Y Brazos poliméricos multifuncionales.

"El mayor desafío al hacer la [nanopartícula] fue integrar diferentes metodologías sintéticas en un diseño macromolecular, "dice Li. En uno de los extremos de cada rama en forma de Y, el equipo adjuntó un polímero sensible a la temperatura llamado PNIPAM. A temperatura ambiente, el polímero PNIPAM se extiende hacia afuera, pero colapsa una vez que la temperatura corporal, 37 grados centígrados, es alcanzado, permitiendo que la carga de la molécula de fármaco de la nanopartícula escape.

A mitad de camino a lo largo de cada brazo de polímero, el equipo instaló un enlace azufre-azufre. Cuando las partículas entran en una celda, cumplen altos niveles de glutatión, una molécula que escinde los enlaces azufre-azufre. Por lo tanto, se corta la capa de polímero exterior de la nanopartícula, y la droga se libera aún más rápido.

Cuando el equipo probó este efecto con un medicamento contra el cáncer llamado doxorrubicina, el efecto de doble acción estaba claro. "El cambio de temperatura ambiente a temperatura corporal, y el efecto del glutatión, mostró una liberación sinérgica y rápida de la droga, "Dice Li. A temperaturas más bajas, o en ausencia de glutatión, la liberación del fármaco fue significativamente más lenta, él dice.

"El próximo plan es integrar nuevas funciones, para la liberación de precisión del fármaco para la terapia dirigida contra el cáncer, ", dice Li. Un extremo de cada rama en forma de Y podría funcionalizarse con una molécula que se adhiera selectivamente a las células cancerosas, entregar el medicamento precisamente donde se necesita.