Cuando se trata de administrar medicamentos, las nanopartículas con forma de varillas y gusanos son la mejor apuesta para hacer el viaje desalentador al centro de una célula, sugiere una nueva investigación australiana.
Un nuevo estudio publicado en Nanotecnología de la naturaleza ha respondido una pregunta de larga data que podría conducir al diseño de mejores vehículos de entrega de medicamentos: cómo la forma de las nanopartículas afecta el viaje a través de la célula.
"Pudimos demostrar por primera vez que las nanopartículas con forma de varillas y gusanos eran más efectivas que las nanopartículas esféricas para atravesar las barreras intracelulares y esto les permitió llegar hasta el núcleo de la célula", dice el autor principal UNSWDra. Elizabeth Hinde.
El estudio fue dirigido por químicos, ingenieros e investigadores médicos de la UNSW en una colaboración entre el Centro de Excelencia en Imagen Molecular Avanzada del Consejo de Investigación Australiano y el Centro de Excelencia en Ciencia Bio-Nano del Consejo de Investigación Australiano. Ambos centros tienen su sede centralen la Universidad de Monash, con nodos de investigación en UNSW en Sydney.
El equipo aplicó un nuevo método de microscopía a la administración de medicamentos por primera vez, lo que les permitió rastrear el movimiento de nanopartículas de formas diferentes a través de una sola célula cancerosa cultivada, con una resolución espacial y temporal muy alta. Utilizando este método, los investigadores fueroncapaz de determinar dónde se liberaban las drogas y cómo se diseminaban por la célula.
Descubrieron que el medicamento contra el cáncer, la doxorrubicina, era más efectivo cuando podía romper la barrera celular fuerte pero porosa que protegía el núcleo, el centro de control de la célula. Importantemente, descubrieron que una forma de nanopartículas influyó en qué tan bien el medicamento rompió la barrera.
El Dr. Hinde, investigador asociado en el Imaging CoE, dice que los investigadores pudieron ver previamente la distribución general de sus nanopartículas en una célula, pero no tenían las herramientas de microscopía para comprender cómo se configuró esta localización, una limitación clave eninvestigación de entrega de medicamentos.
"Necesitas saber cómo llegan las cosas a su destino final para apuntarlas allí. Ahora tenemos una herramienta para rastrear este increíble viaje al centro de la célula. Significa que otros grupos de investigación pueden usar esto para evaluar sus nanopartículasy sistemas de suministro de medicamentos.
"Podrán resolver cómo adaptar sus partículas para alcanzar el núcleo u otras estructuras en la celda, y medir dónde se deja caer la carga. Esto no era posible antes".
La forma de lo que vendrá: ¿varilla, gusano o esfera?
Las nanopartículas poliméricas desempeñarán un papel vital en el futuro de la medicina: estas partículas ultra diminutas pueden transportar medicamentos para ayudar a atacar y matar las células cancerosas, administrar selectivamente los medicamentos justo donde se necesitan y producir avances en el diagnóstico y la imagen de las enfermedades.
Los ingenieros de UNSW fabricaron cuatro tipos de nanopartículas: una con forma de varilla, otra con forma de gusano y dos de forma esférica. Estas fueron marcadas con etiquetas fluorescentes e incubadas en células cancerosas. Al combinar un nuevo enfoque de microscopía de fluorescencia conAlgunos análisis estadísticos, el equipo pudo crear una imagen clara de cómo cada partícula pasó a través de la célula.
Mientras que las partículas esféricas fueron bloqueadas por la envoltura nuclear, la varilla y las partículas en forma de gusano pudieron atravesarlas. Esto proporciona una vía para el desarrollo de partículas que pueden atacar selectivamente y matar células cancerosas, sin dañar las sanas.
El Dr. Hinde explica: "Las células cancerosas tienen una arquitectura interna diferente a las células sanas. Si podemos ajustar las dimensiones de estas nanopartículas en forma de bastón, de modo que solo atraviesen las barreras celulares en las células cancerosas y no las sanas, podemosreducir algunos de los efectos secundarios de las quimioterapias "
Oportunidades para otros grupos de investigadores
"El impacto para el campo es enorme", dice el profesor de Scientia Justin Gooding de UNSW y el Centro de Excelencia ARC en Bio-Nano Science. "Nos da la capacidad de mirar dentro de la célula, ver qué están haciendo las partículas,y diseñarlos para que hagan exactamente lo que queremos que hagan "
"Y esto no es solo gracias al microscopio, sino a la información y los datos que podemos extraer de los nuevos procedimientos de análisis que hemos desarrollado. Si otros grupos de investigación pueden aprender cómo hacer este análisis, ya pueden usar el equipoen sus laboratorios y comenzar mañana ", dice el profesor Gooding." La gente verá de repente que puede obtener todo tipo de información nueva sobre sus partículas ".
Los investigadores pronto colaborarán con el Dr. John McGhee de UNSW Art & Design, que combina datos científicos, imágenes de microscopía y animación generada por computadora para crear representaciones de realidad virtual del interior de las células y los vasos sanguíneos humanos.
Las obras de arte permiten a los investigadores visualizar y realizar recorridos a pie de realidad virtual en todo el cuerpo, y podrían ayudar a acelerar el proceso de desarrollo de fármacos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Nueva Gales del Sur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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