Las nanopartículas son herramientas prometedoras para la administración de fármacos, ofreciendo la capacidad de administrar medicamentos directamente a una parte específica del cuerpo y evitar los espantosos efectos secundarios que se ven tan a menudo con la quimioterapia.

Pero hay un problema. Las nanopartículas luchan por superar la primera línea de defensa del sistema inmunológico:proteínas en el suero sanguíneo que marcan a los posibles invasores. Debido a esto, solo alrededor del 1 por ciento de las nanopartículas alcanzan su objetivo previsto.

"Nadie escapa a la ira de las proteínas del suero, "dijo Eden Tanner, ex becario postdoctoral en bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson.

Ahora, Tanner y un equipo de investigadores dirigido por Samir Mitragotri, el profesor Hiller de bioingeniería y el profesor Hansjorg Wyss de ingeniería de inspiración biológica en SEAS, han desarrollado un campo de fuerza iónico que evita que las proteínas se unan a las nanopartículas y las marquen.

En experimentos con ratones, Las nanopartículas recubiertas con el líquido iónico sobrevivieron significativamente más tiempo en el cuerpo que las partículas sin recubrimiento y, asombrosamente, El 50 por ciento de las nanopartículas llegaron a los pulmones. Es la primera vez que se utilizan líquidos iónicos para proteger nanopartículas en el torrente sanguíneo.

"El hecho de que este recubrimiento permita que las nanopartículas se deslicen más allá de las proteínas del suero y se suban a los glóbulos rojos es realmente sorprendente porque una vez que eres capaz de combatir el sistema inmunológico de manera efectiva, se abren muchas oportunidades, "dijo Mitragotri, quien también es un miembro principal de la facultad del Instituto Wyss de Harvard para la Ingeniería de Inspiración Biológica

La investigación se publica en Avances de la ciencia .

Líquidos iónicos, sales esencialmente líquidas, son materiales altamente ajustables que pueden mantener una carga.

"Sabíamos que las proteínas del suero eliminan las nanopartículas en el torrente sanguíneo al adherirse a la superficie de la partícula y sabíamos que ciertos líquidos iónicos pueden estabilizar o desestabilizar las proteínas". "dijo Tanner, quien ahora es profesor asistente de química y bioquímica en la Universidad de Mississippi. "La pregunta era, ¿Podríamos aprovechar las propiedades de los líquidos iónicos para permitir que las nanopartículas pasen inadvertidas a las proteínas? ".

"Lo mejor de los líquidos iónicos es que cada pequeño cambio que realizas en su química da como resultado un gran cambio en sus propiedades, "dijo Christine Hamadani, ex estudiante de posgrado en SEAS y primer autor del artículo. "Al cambiar un enlace de carbono, puede cambiar si atrae o repele las proteínas ".

Hamadani es actualmente un estudiante de posgrado en el laboratorio de Tanner en la Universidad de Mississippi.

Los investigadores recubrieron sus nanopartículas con el hexenoato de colina líquido iónico, que tiene aversión a las proteínas séricas. Una vez en el cuerpo Estas nanopartículas recubiertas de líquido iónico parecían adherirse espontáneamente a la superficie de los glóbulos rojos y circular hasta llegar al denso sistema capilar de los pulmones. donde las partículas se escurrieron hacia el tejido pulmonar.

"Este fenómeno de autostop fue un descubrimiento realmente inesperado, ", dijo Mitragotri." Los métodos anteriores de autostop requerían un tratamiento especial para que las nanopartículas se adhirieran a los glóbulos rojos e incluso entonces, solo permanecieron en un lugar objetivo durante unas seis horas. Aquí, mostramos que el 50 por ciento de la dosis inyectada aún estaba en los pulmones después de 24 horas ".

El equipo de investigación aún necesita comprender el mecanismo exacto que explica por qué estas partículas viajan tan bien al tejido pulmonar. pero la investigación demuestra cuán preciso puede ser el sistema.

"Esta es una tecnología tan modular, "dijo Tanner, quien planea continuar la investigación en su laboratorio en la Universidad de Mississippi. "Cualquier nanopartícula con un cambio en la superficie puede recubrirse con líquidos iónicos y hay millones de líquidos iónicos que pueden ajustarse para tener diferentes propiedades. Puede ajustar la nanopartícula y el líquido para apuntar a lugares específicos del cuerpo".

"Nosotros, como campo, necesitamos tantas herramientas como podamos para luchar contra el sistema inmunológico y llevar los medicamentos a donde necesitan ir, ", dijo Mitragotri." Los líquidos iónicos son la última herramienta en ese frente ".