Los ingenieros del MIT han demostrado que pueden mejorar el rendimiento de las nanopartículas de administración de fármacos controlando un rasgo de las estructuras químicas conocido como quiralidad:la "lateralidad" de la estructura.

Muchas moléculas biológicas pueden presentarse tanto para diestros como para zurdos, que son idénticos en composición pero son imágenes especulares entre sí.

El equipo del MIT descubrió que recubrir las nanopartículas con la forma derecha del aminoácido cisteína ayudó a las partículas a evitar ser destruidas por las enzimas del cuerpo. También les ayudó a ingresar a las células de manera más eficiente. Este hallazgo podría ayudar a los investigadores a diseñar portadores más efectivos de medicamentos para tratar el cáncer y otras enfermedades. dice Robert Langer, Profesor del Instituto David H. Koch del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer.

"Estamos muy entusiasmados con este artículo porque el control de la quiralidad ofrece nuevas posibilidades para la administración de fármacos y, por tanto, nuevos tratamientos médicos". "dice Langer, quien es uno de los autores principales del artículo.

Ana Jaklenec, un científico investigador en el Instituto Koch, también es un autor principal del artículo, que aparece en Materiales avanzados el 4 de noviembre. El autor principal del artículo es el postdoctorado del MIT, Jihyeon Yeom. Otros autores del artículo son los ex postdoctorados del MIT Pedro Guimaraes y Kevin McHugh, Postdoctorado del MIT Quanyin Hu, y Michael Mitchell, afiliado de investigación del Instituto Koch. Hyo Min Ahn, BoKyeong Jung, y Chae-Ok Yun de la Universidad Hanyang en Seúl, Corea del Sur, también son autores del artículo.

Interacciones quirales

Muchas moléculas biológicamente importantes han evolucionado para existir exclusivamente en versiones para diestros ("D") o zurdos ("L"), también llamados enantiómeros. Por ejemplo, Los aminoácidos naturales son siempre enantiómeros "L", mientras que el ADN y la glucosa suelen ser "D".

"La quiralidad es de naturaleza omnipresente, impartir singularidad y especificidad a las propiedades biológicas y químicas de los materiales, "Yeom dice". Por ejemplo, las moléculas formadas con la misma composición tienen un sabor dulce o amargo y huelen de manera diferente según su quiralidad, y un enantiómero es inactivo o incluso tóxico mientras que el otro enantiómero puede cumplir una función biológica importante ".

El equipo del MIT planteó la hipótesis de que podría ser posible aprovechar las interacciones quirales para mejorar el rendimiento de las nanopartículas de administración de fármacos. Para probar esa idea, crearon "suprapartículas" que consisten en grupos de partículas de óxido de cobalto de 2 nanómetros cuya quiralidad fue proporcionada por la versión "D" o "L" de la cisteína en las superficies.

Al hacer fluir estas partículas a lo largo de un canal revestido con células cancerosas, incluyendo mieloma y células de cáncer de mama, los investigadores pudieron probar qué tan bien absorbían las células cada tipo de partícula. Descubrieron que las partículas recubiertas con cisteína "D" se absorbían de manera más eficiente, lo que creen que se debe a que pueden interactuar más fuertemente con el colesterol y otros lípidos que se encuentran en la membrana celular, que también tienen la orientación "D".

Los investigadores también creían que la versión "D" de la cisteína podría ayudar a las nanopartículas a evitar que las enzimas del cuerpo las descompongan. que están hechos de aminoácidos "L". Esto podría permitir que las partículas circulen por el cuerpo durante períodos de tiempo más prolongados. haciéndoles más fácil llegar a sus destinos previstos.

En un estudio de ratones, los investigadores encontraron que las partículas recubiertas con "D" permanecían en el torrente sanguíneo por más tiempo, sugiriendo que fueron capaces de evadir con éxito las enzimas que destruyeron las partículas recubiertas de "L". Aproximadamente dos horas después de la inyección, el número de partículas "D" en circulación era mucho mayor que el número de partículas "L", y se mantuvo más alto durante las 24 horas del experimento.

"Este es un primer paso para ver cómo la quiralidad puede ayudar potencialmente a estas partículas a llegar a las células cancerosas y aumentar el tiempo de circulación. El siguiente paso es ver si realmente podemos hacer una diferencia en el tratamiento del cáncer". "Dice Jaklenec.

Partículas modificadas

Los investigadores ahora planean probar este enfoque con otros tipos de partículas de administración de fármacos. En un proyecto Están investigando si recubrir partículas de oro con aminoácidos "D" mejorará su capacidad para administrar medicamentos contra el cáncer en ratones. En otro, están usando este enfoque para modificar adenovirus, que algunos de sus colaboradores están desarrollando como una nueva forma potencial de tratar el cáncer.

"En este estudio, Demostramos que la quiralidad 'D' permite un tiempo de circulación más prolongado y una mayor absorción por parte de las células cancerosas. El siguiente paso sería determinar si las partículas quirales cargadas de fármaco proporcionan una eficacia mejorada o prolongada en comparación con el fármaco libre. ", Dice Jaklenec." Esto es potencialmente traducible a prácticamente cualquier nanopartícula ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.