El Dr. Jie Zheng cree que ha convertido una barrera en un puente cuando se trata de la implementación de la nanomedicina.

El profesor de química y su equipo de investigación de la Universidad de Texas en Dallas han demostrado que las nanomedicinas pueden diseñarse para interactuar con un proceso de desintoxicación natural en el hígado para mejorar la focalización de la enfermedad y minimizar los posibles efectos secundarios.

Su estudio, publicado el 15 de julio en Nanotecnología de la naturaleza , indica un camino para hacer que la nanomedicina sea más segura y eficiente.

"La gente ha estado trabajando en nanomedicina durante décadas. Tiene un gran potencial para avanzar en el tratamiento y la detección del cáncer, "dijo Zheng, el profesor Cecil H. e Ida Green en Ciencias de Biología de Sistemas en el Departamento de Química y Bioquímica de UT Dallas. "Pero también existen peligros potenciales".

Nanomedicina se refiere ampliamente al uso de nanopartículas diseñadas, definidos por sus dimensiones microscópicas, para diversos fines relacionados con la salud. Entre esas funciones, las principales son la entrega precisa de medicamentos y la detección de diversas enfermedades.

El hígado, el órgano de desintoxicación más grande del cuerpo, captura y elimina muchas sustancias que se originan tanto dentro como fuera del organismo.

"El hígado nos protege todos los días del daño de materiales extraños, ", Dijo Zheng." Pero también es una barrera de larga data para hacer nanomedicinas seguras y efectivas que los pacientes puedan usar ".

Aunque muchas nanomedicinas se dirigen eficazmente a las enfermedades en los estudios preclínicos, Zheng dijo que pocos de ellos alcanzan el uso clínico. Esto es porque, en el hígado los macrófagos, un tipo de glóbulo blanco, los capturan y almacenan en el cuerpo a largo plazo, reduciendo su eficacia y aumentando su toxicidad.

"El desafío es maximizar su potencial de tratamiento y minimizar los efectos secundarios, "Dijo." Sólo cuando resuelvas ambos problemas puedes realmente llevar esto a la clínica ".

El descubrimiento clave de los investigadores, realizado en un modelo de ratón, es que uno de los procesos naturales de eliminación de toxinas del hígado se puede utilizar para mejorar la administración de nanomedicinas y, al mismo tiempo, hacerlas seguras. Este proceso, la biotransformación mediada por glutatión, elimina las nanomedicinas no deseadas para que no dañen el cuerpo.

"Usamos esta biotransformación hepática como una forma de modificar las nanomedicinas circulantes para que se reduzca la captación de macrófagos". "dijo el Dr. Xingya Jiang, el autor principal del estudio. "Con esta biotransformación hepática, las nanomedicinas que no alcanzan el objetivo pueden eliminarse eficazmente sin una acumulación a largo plazo en el cuerpo ".

Anteriormente se sabía que esta biotransformación eliminaba moléculas grasas y pequeñas toxinas, como metales pesados. Pero su interacción con las nanomedicinas no estaba clara antes de este estudio.

"Las células del hígado excretan constantemente glutatión al sinusoide, que es el capilar en el hígado. Esta excreción de glutatión, llamado eflujo, puede transformar la química de la superficie de las nanopartículas para que el cuerpo pueda eliminarlas más fácilmente, "Dijo Zheng.

"Junto con otros procesos fisiológicos, este flujo puede controlar con precisión el transporte de nanomedicinas en el cuerpo, mejorando su orientación al tumor y reduciendo su acumulación inespecífica en tejidos sanos mientras tanto, " él dijo.

Junto con el Dr. Bujie Du, Zheng y Jiang diseñaron una nanoprobe que usa un colorante orgánico para informar cómo la biotransformación altera la nanopartícula y para comprender mejor tanto su orientación como su eliminación.

Una vez que la nanosensda se introdujo en el hígado, la fluorescencia del tinte se activó rápidamente, lo que indica que el tinte se disocia de la nanopartícula en el hígado.

"No estaba seguro antes de lo que sucedió cuando la nanosensda entró en el hígado, "Dijo Jiang." Supusimos que había alguna interacción en el hígado que causaba la disociación, pero realmente no lo sabíamos. Ahora hemos visto cómo funciona ".

El equipo validó lo que ocurre en el hígado mediante el uso de nanopartículas de un tamaño preciso y una estructura bien definida; en este caso, cada una de las partículas contenía 25 átomos de oro y cuatro moléculas de tinte. Saber exactamente cómo se estructuraron estas nanopartículas cuando ingresaron al cuerpo permitió una interpretación precisa de cómo diferían cuando se eliminaron del cuerpo.

"Como lo monitoreamos, vimos que la focalización tumoral de nanomedicinas aumentó significativamente en comparación con los controles, mientras que las nanomedicinas residuales en los tejidos normales se redujeron al mínimo, ", Dijo Zheng." Debido a este diseño atómicamente preciso, También pudimos descubrir que el aminoácido cisteína también está involucrado en este proceso de biotransformación, ayudando a modificar estas nanopartículas in vivo ".

Zheng enfatizó que esta investigación demuestra una nueva vía para diseñar nanomedicinas aprovechando las respuestas naturales del cuerpo.

"La mayoría de la gente piensa en la captación hepática como una barrera para la administración de nanomedicina, que el hígado los absorberá y los mantendrá en el cuerpo durante mucho tiempo. Esta es una nueva estrategia, ", dijo." Hemos convertido en una ventaja el comportamiento del hígado que alguna vez considerábamos una desventaja para la traducción clínica de las nanomedicinas.

"Más que proporcionar una nueva estrategia, Esperamos que esto nos inspire a ser pensadores creativos para que muchas barreras en nuestra investigación puedan convertirse en puentes hacia descubrimientos científicos más importantes ".