El cáncer mata a más de medio millón de hombres mujeres, y niños cada año en los EE. UU., y la quimioterapia es solo un poco más discriminatoria que la enfermedad que trata. Como resultado, Muchos tratamientos contra el cáncer destruyen células de todo el cuerpo y provocan efectos secundarios graves. Una nueva investigación de IRP podría resolver este problema creando una forma de liberar esos compuestos tóxicos solo cuando y donde los médicos lo deseen.

Las revoluciones recientes en la ciencia de los materiales permiten a los investigadores manipular materiales al nivel de moléculas y átomos individuales.

Los científicos aprovechan estos avances para crear métodos de controlar la ubicación, momento, y dosis de administración de fármacos en el cuerpo.

Tales técnicas serían de gran ayuda para los pacientes con cáncer porque los medicamentos de quimioterapia son tóxicos tanto para las células tumorales como para ciertas células sanas. Como resultado, cuando esos medicamentos se administran por medios tradicionales y se les permite circular por todo el cuerpo, producen efectos secundarios graves. Si los medicamentos pudieran ser contenidos de alguna manera hasta que lleguen a un tumor, el tratamiento sería más eficaz y menos dañino para el resto del cuerpo.

"En la última década, importantes esfuerzos de investigación se han centrado en el diseño de nanomateriales cuyas propiedades y, por lo tanto, el comportamiento está regulado de forma programable, "dice el investigador senior del IRP Xiaoyuan 'Shawn' Chen, Doctor., autor principal del nuevo estudio. "El desafío es diseñar y sintetizar un sistema de administración de fármacos que sea sensible tanto a los estímulos internos específicos del tumor como el pH como a los estímulos externos como el calor o un campo magnético".

En su nuevo estudio, El Dr. Chen y su equipo hicieron precisamente eso. Su sistema de administración de medicamentos de vanguardia se basa en dos 'puertas lógicas separadas, 'cada uno de los cuales actúa como un interruptor de seguridad para prevenir la liberación de un medicamento a menos que se cumpla una condición particular. Se han diseñado métodos similares en el pasado que utilizan una puerta lógica, pero el Dr. Chen es el primero en usar dos.

"Dos puertas lógicas pueden lograr una entrega y liberación de medicamentos más precisas y controlables, ", explica." La liberación de fármacos solo se puede llevar a cabo con la condición de que se satisfagan simultáneamente múltiples estímulos internos y externos, para reducir la toxicidad del fármaco y lograr una liberación dirigida ".

El enfoque de tratamiento del Dr. Chen utiliza paquetes microscópicos llamados nanovesículas llenos de un fármaco de quimioterapia modificado, que se compone de dos moléculas del fármaco contra el cáncer doxorrubicina conectadas a una molécula de tinte que se calienta cuando absorbe la luz del infrarrojo cercano. Al igual que muchas quimioterapias tradicionales, las nanovesículas se inyectan en una vena y viajan por todo el cuerpo, incluso al tumor. La primera puerta lógica se desbloquea cuando un médico dirige un láser de luz infrarroja cercana al tumor. Cuando el láser golpea las nanovesículas que se encuentran entre las células cancerosas, calienta el tinte adherido a la doxorrubicina. La temperatura elevada luego hace que otro químico dentro de las nanovesículas se descomponga y libere inestable, átomos altamente reactivos llamados radicales libres. Los radicales libres reaccionan con la capa de la nanovesícula, que está hecho de un material que se degrada cuando encuentra radicales libres.

Una vez que la vesícula se ha desintegrado, el fármaco de quimioterapia modificado se derrama en el tumor. En este punto, la segunda puerta lógica es disparada por el ambiente ácido en el tumor, que rompe el enlace químico especial que conecta el fármaco doxorrubicina con la molécula de tinte que genera calor. Una vez desatado, la droga puede causar estragos en el tumor.

Numerosos experimentos demostraron que el sistema de administración de fármacos funcionaba tal como lo diseñó el equipo del Dr. Chen, impidiendo la liberación de la quimioterapia, excepto cuando las nanovesículas fueron expuestas a condiciones más cálidas y ácidas que las que se encuentran típicamente en el cuerpo humano. Es más, el método de administración de fármacos redujo notablemente el tamaño de los tumores en los ratones y prolongó la vida de los animales mientras causaba un daño mínimo al resto de sus cuerpos.

El equipo del Dr. Chen ahora debe realizar más pruebas con diferentes tipos de tumores. El grupo también planea ampliar su método para crear las nanovesículas especialmente diseñadas, así como explorar otras formas además de un láser para activar la liberación del fármaco, ya que los láseres pueden tener dificultades para alcanzar los tumores en ciertas partes del cuerpo.

"Es un sistema prometedor de administración y liberación de medicamentos, "El Dr. Chen dice." Puede controlar la liberación de fármacos con mayor precisión y mejorar el efecto terapéutico al tiempo que reduce los efectos tóxicos y secundarios de los fármacos de quimioterapia ".