Las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos están apretadas para mantener la sangre dentro y fluyendo, pero los científicos de la Universidad de Rice y sus colegas han descubierto que es posible abrir brechas selectivamente en esas barreras lo suficiente como para permitir el paso de moléculas grandes, yluego ciérrelos nuevamente.
El bioingeniero de arroz Gang Bao y colaboradores de la Universidad de Emory y el Instituto de Tecnología de Georgia informaron que usaron imanes para ayudar a las nanopartículas de óxido de hierro a invadir las células endoteliales tanto en el laboratorio como in vivo. Luego, usan los mismos imanes para hacer que los vasos se filtren temporalmente."
Esta permeabilidad permitiría que las drogas de moléculas grandes lleguen a los tejidos objetivo, dijo Bao. Los imanes fuertes pueden conducir células madre infundidas con nanopartículas o nanopartículas cargadas de drogas a áreas específicas, incluso en tejidos profundos como órganos que las terapias actuales no puedenalcanzar, dijo.
El estudio aparece en Comunicaciones de la naturaleza .
"Para muchas enfermedades, el suministro sistémico a través del torrente sanguíneo es la única forma de enviar moléculas al sitio", dijo Bao. "Las moléculas pequeñas pueden penetrar en los vasos sanguíneos y penetrar en las células enfermas, pero las moléculas grandes como las proteínas o los medicamentosnanopartículas cargadas no pueden pasar el endotelio de manera efectiva a menos que tenga fugas "
Los vasos sanguíneos en los tumores cancerosos generalmente tienen agujeros en la barrera endotelial, pero no se cierran bajo demanda, como Bao y su equipo esperan hacer que lo hagan.
Junto con las moléculas del fármaco, Bao quiere usar imanes para administrar células madre infundidas con nanopartículas a los tejidos lesionados. "A menos que pueda realizar una inyección directa de células madre, digamos en el corazón, debe realizar un parto sistémico y no tienecontrol sobre dónde van.
"Nuestra idea inicial era entregar nanopartículas magnéticas en las células madre y luego usar un imán para atraer las células madre a una ubicación particular", dijo. "Al hacerlo, también descubrimos que al aplicar un campo magnético, podríamosgenerar cambios en la estructura esquelética de la célula en términos de las estructuras de filamentos de actina ".
Estos elementos estructurales le dan a las células su forma y ayudan a mantener las células vecinas compactadas firmemente. "Pensamos que si podíamos alterar la unión célula-célula mediante el uso de la fuerza magnética, existía la posibilidad de que pudiéramos diseñar la fuga del vaso", Baodijo.
El laboratorio creó una cámara de flujo de microfluidos que imitaba el sistema vascular y alineaba sus tubos con células endoteliales reales. Los experimentos probaron su hipótesis: cuando se aplicó un campo magnético a las células infundidas con nanopartículas, se abrieron los espacios.espacios para cerrar después de 12 horas.
Las imágenes microscópicas mostraron que las nanopartículas marcadas con fluorescencia se distribuían uniformemente dentro del canal endotelial cuando no se aplicaba un campo magnético. Cuando era así, las partículas se redistribuían y la fuerza que aplicaban distorsionaba el citoesqueleto.
En algunas imágenes, se observó que los filamentos de actina que ayudan a darle forma a una célula se alinean con la fuerza. "Es un cambio bastante dramático", dijo Bao. "Una vez que aplica la fuerza, con el tiempo suficiente, la estructura de las célulascambios. Eso conduce a la apertura de la unión célula-célula "
Bao dijo que la fuerza magnética también genera una señal biológica que altera la estructura del citoesqueleto. "También contribuye a la fuga", dijo. "Todavía estamos tratando de entender qué tipo de señal damos a las células y cómo el individuolas células están respondiendo "
Si bien existen métodos para facilitar dos tipos de transporte a través de la barrera endotelial: paracelular entre células y transcelular a través de las células, ninguno tiene la capacidad de apuntar a áreas específicas del cuerpo. Bao dijo que el enfoque de su equipo ofrece unasolución.
Dijo que su grupo es parte de un proyecto de colaboración en curso sobre reparación de rodilla con el laboratorio del Dr. Johnny Huard, profesor de cirugía ortopédica en el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston. "El problema es cómo acumular tallo terapéuticocélulas alrededor de la rodilla y mantenerlas allí ", dijo Bao." Después de inyectar las células infundidas con nanopartículas, queremos colocar una serie de imanes alrededor de la rodilla para atraerlos.
"Pero si desea tratar el corazón o el hígado, necesitaría un dispositivo bastante grande para tener el campo magnético requerido", dijo. "Todavía no tenemos eso. Llevar esto a un entorno clínicoser un desafío "
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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