¿Tomar una pastilla o vacunarse? Si tuvieran la opción, la mayoría de la gente probablemente optaría por lo primero.

Las nanopartículas de sílice híbridas de núcleo y cubierta fluorescentes ultrapequeñas, conocidas como Cornell Prime Dots o C'Dots, se encuentran entre los nanoportadores de terapias que se pensaba que eran viables solo mediante inyección, pero una nueva investigación de Cornell ha demostrado el potencial para su administración oral. /P>

"Debido a que las partículas son tan pequeñas, siempre pensamos que sería posible que pudieran ser absorbidas en el tracto gastrointestinal", dijo Ulrich Wiesner, profesor Spencer T. Olin en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Cornell Engineering. cuyo laboratorio desarrolló C'Dots hace casi dos décadas.

"Los pacientes probablemente preferirían tomar pastillas por vía oral en lugar de tener que ir al hospital para recibir una inyección", dijo Wiesner. "La mayoría de las terapias actuales contra el cáncer se administran mediante inyecciones. Así que la motivación estaba claramente ahí."

Wiesner es el autor principal de "Overcoming Barriers Associated with Oral Delivery of Differently Sized Fluorescent Core-Shell Silica Nanoparticles", que se publicó el 23 de noviembre en Advanced Materials. .

Los autores coautores son Jacob A. Erstling, Ph.D. '22, y Thomas C. Gardinier, Ph.D. '19, quienes trabajaron en el grupo Wiesner y ahora en Elucida Oncology, Inc., una empresa de biotecnología con sede en Nueva Jersey cofundada por Wiesner, así como Nirmalya Bag, ex postdoctorada en el Departamento de Química y Biología Química. en la Facultad de Artes y Ciencias y ahora en la facultad del IIT Kharagpur en India.

Además del potencial para la administración oral de C'Dots para el cáncer y otras terapias, la investigación también ha estimulado un nuevo interés en la sílice ultrapequeña como beneficio para la salud. La sílice es el óxido más abundante en la corteza del planeta, y se encuentra en las judías verdes, los plátanos y las verduras de hojas verdes, entre otros alimentos "saludables".

"La sílice ultrapequeña puede ser en realidad un material natural que, a través de la absorción intestinal, ha estado circulando en los animales durante millones de años de evolución", dijo Wiesner, "y por lo tanto puede proporcionar beneficios al cuerpo de la misma manera que pequeñas cantidades de hierro, cobre, Se sabe que el calcio, el magnesio y otros minerales son importantes para nuestro bienestar."

El potencial de los C'Dots en medicina terapéutica ha llevado a varios descubrimientos importantes, incluida su capacidad (sin una carga útil de fármaco citotóxico) para inducir un programa de muerte celular en células cancerosas privadas de nutrientes conocido como ferroptosis. El último avance de C'Dot se produjo a principios de este año, cuando la combinación de fragmentos de anticuerpos y un fármaco con los puntos erradicó permanentemente el cáncer gástrico en ratones tratados.

La administración oral de C'Dots ha sido un desafío debido a varias barreras importantes:moco intestinal; epitelio intestinal; y ácido del estómago. El moco protege al cuerpo de enfermedades al retardar la difusión de objetos extraños hacia el epitelio intestinal, incluidas las nanopartículas. El revestimiento epitelial, compuesto principalmente por enterocitos que forman uniones estrechas, es un obstáculo importante para no dejar pasar objetos más grandes.

El grupo de Wiesner realizó numerosas pruebas con nanopartículas simples (sin medicamentos adjuntos) de diferentes tamaños, de 5 a 50 nanómetros de diámetro, y encontró que las partículas por debajo de 20 nanómetros (incluidos los C'Dots) mostraban una permeabilidad lo suficientemente alta a través de la capa mucosa y el epitelio para uso oral. entrega.

Luego, el grupo realizó experimentos de administración oral en una pequeña cantidad de ratones y encontró captación en el torrente sanguíneo y eliminación renal exitosa sin una corona proteica que normalmente se observa en otros portadores de medicamentos. Wiesner enfatizó que la evidencia de absorción por vía oral en animales no es garantía de resultados similares en humanos, pero "el hecho de que veamos en animales que las partículas están siendo absorbidas en el torrente sanguíneo es significativo en sí mismo".

El grupo también desarrolló una pastilla recubierta de polímero, que protegería a los C'Dots equipados con medicamentos de la degradación en el ácido del estómago.

La capacidad de C'Dots para inducir ferroptosis hizo que Wiesner pensara en los posibles beneficios para la salud de la sílice, que se encuentra en muchos alimentos saludables. Wiesner consultó con Saurabh Mehta, profesora Janet y Gordon Lankton en la División de Ciencias de la Nutrición de la Facultad de Ecología Humana.

"Le preguntamos:'¿Qué sabes sobre los efectos antitumorales en un entorno donde la nutrición es rica en productos de sílice biogénica?'", dijo Wiesner. "Y él dijo:'No lo sabemos; nadie nunca hizo esa pregunta'".

Mehta dijo que los efectos de la sílice en el sistema inmunológico y la microbiota intestinal necesitan más estudios.

"La sílice es omnipresente en nuestro sistema alimentario, y se utiliza en diferentes etapas de la producción, procesamiento y envasado de alimentos, incluso como aditivo alimentario", dijo Mehta, coautor del estudio. "En general, se considera seguro; algunos estudios también muestran que pueden tener actividad biológica y beneficios para la salud, que deben estudiarse más a fondo".

Más información: Jacob A. Erstling et al, Superación de las barreras asociadas con la administración oral de nanopartículas de sílice de núcleo y cubierta fluorescentes de diferentes tamaños, Materiales avanzados (2023). DOI:10.1002/adma.202305937

Información de la revista: Materiales avanzados

Proporcionado por la Universidad de Cornell