Para llevar las partículas del fármaco al lugar correcto del cuerpo, un campo conocido como nanomedicina, la selectividad juega un papel importante. Después de todo, la droga solo tiene que adherirse a las células que la necesitan. Una teoría de 2011 predice que la selectividad no se basa solo en el tipo de receptor, pero también en el número y la fuerza de los receptores en la célula. Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven ahora lo están probando de forma experimental. Han publicado sus resultados en la revista PNAS .

Las células interactúan entre sí a través de receptores y ligandos. Encajan entre sí como una llave en una cerradura; un ligando de una célula solo encaja en el receptor diana apropiado de la otra célula. El campo de la nanomedicina hace uso de esto imitando ligandos que se ajustan a los receptores de la célula enferma que necesita el fármaco.

En 2011, Daan Frenkel y su grupo en Cambridge utilizaron un modelo teórico para predecir que no solo el tipo de ligandos y receptores juegan un papel importante, pero también el número y la fuerza. Esto significa que incluso los ligandos débiles pueden unirse, siempre que haya suficientes receptores presentes en la superficie de la célula diana. Investigadores Max Scheepers, Leo van IJzendoorn, y Menno Prins, todo parte del Instituto de Sistemas Moleculares Complejos, ahora han probado esta teoría experimentalmente con partículas por primera vez.

Muchos lazos débiles se vuelven fuertes

Van IJzendoorn:"Compárelo con el velcro. Si se abrocha un gancho, la tira no se pega inmediatamente. Solo cuando se sujetan varios ganchos, la unión se vuelve lo suficientemente fuerte. Así es también como funciona en el cuerpo humano; la unión débil de un ligando a un receptor se vuelve enormemente fuerte cuanto más hay ".

Y esa es una característica útil para la nanomedicina. Las células enfermas no siempre tienen receptores diferentes a los de las células sanas, pero a menudo tienen más receptores en sus paredes celulares. Al desarrollar el fármaco de tal manera que solo se adhiera a las células con muchos receptores, todavía se puede distinguir entre células sanas y enfermas. Esto hace posible enviar las partículas del fármaco con mayor precisión a las células enfermas del cuerpo.

ADN monocatenario como receptor y ligando

"Ahora hemos demostrado experimentalmente con partículas que muchos ligandos débiles dan una alta selectividad:las partículas solo se unen si hay exactamente suficientes receptores presentes. Esto crea un valor umbral, "explica van IJzendoorn. Los investigadores llevaron a cabo un experimento vinculante para este propósito, diseñar partículas con ADN receptor o ADN ligando en su superficie.

Un campo magnético atrajo primero las partículas entre sí, y después de un tiempo los soltó. Van IJzendoorn:"Esto nos permitió medir ópticamente cuántas partículas habían desarrollado una fuerte unión molecular entre sí".

Variando el número de moléculas de ADN y la fuerza de la unión ligando-receptor, los investigadores no solo pudieron ver cuántas uniones se necesitaban para que las partículas permanecieran unidas, sino también para observar la aparición del valor umbral.

Nanomedicina y biosensores

Van IJzendoorn dice:Estos resultados forman un nuevo punto de referencia para comprender y aplicar la selectividad en aplicaciones biomédicas. El trabajo proporciona una base fundamental para el diseño de procesos de unión en nanomedicina. Además, es importante para el desarrollo de biosensores nanotecnológicos, porque las partículas también se utilizan en estos sistemas para el establecimiento de enlaces selectivos ".

Esta investigación fue publicada el 24 de agosto en la revista PNAS , titulado "Las interacciones débiles multivalentes mejoran la selectividad de la unión entre partículas". La investigación se llevó a cabo en la Universidad Tecnológica de Eindhoven, en los departamentos de Física Aplicada e Ingeniería Biomédica y el Instituto de Sistemas Moleculares Complejos.