Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill han desarrollado un sistema de administración de medicamentos que permite una respuesta rápida a los ataques cardíacos sin intervención quirúrgica. En pruebas de laboratorio y animales, el sistema demostró ser efectivo para disolver coágulos, limitando la cicatrización a largo plazo al tejido cardíaco y preservando más de la función normal del corazón.
"Nuestro enfoque permitiría a los proveedores de atención médica comenzar a tratar los ataques cardíacos antes de que un paciente llegue a un quirófano, con la esperanza de mejorar los resultados del paciente", dice Ashley Brown, autora correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesora asistente en Joint BiomedicalPrograma de Ingeniería BME en NC State y UNC. "Y debido a que podemos atacar el bloqueo, podemos usar drogas poderosas que pueden representar amenazas para otras partes del cuerpo; la focalización reduce el riesgo de daños no intencionados".
Los ataques al corazón, o infartos de miocardio, ocurren cuando un trombo o coágulo bloquea un vaso sanguíneo en el corazón. Para tratar los ataques al corazón, los médicos a menudo realizan una cirugía para introducir un catéter en el vaso sanguíneo, lo que les permiteromper o eliminar físicamente el trombo. Pero no todos los pacientes tienen acceso rápido a la atención quirúrgica.
Y puede ocurrir más daño incluso después de que se haya eliminado el bloqueo. Esto se debe a que el retorno de sangre fresca a los tejidos que habían sido bloqueados puede causar daño por sí mismo, llamado lesión por reperfusión. La lesión por reperfusión puede causar cicatrices, endurecimiento del tejido cardíaco ylimitar la funcionalidad normal del corazón.
Para abordar estos problemas, los investigadores han desarrollado una solución que se basa en esferas de nanogel porosas, de aproximadamente 250 nanómetros de diámetro, que se dirigen a un trombo y entregan un cóctel de dos medicamentos: tPA e Y-27632.
Un trombo puede estar hecho de varias sustancias, como plaquetas o placas arteriales, pero todas contienen una sustancia llamada fibrina. Entonces, para atacar los bloqueos, cada nanogel está recubierto con proteínas que se unen específicamente a la fibrina. En otras palabras, cuandolos nanogeles alcanzan un trombo, se pegan.
El tPA y el Y-27632 están en capas dentro de la nanoesfera, con el tPA formando un caparazón que rodea al Y-27632. Como resultado, el tPA se filtra primero en el sitio del trombo, lo que le permite hacer su trabajo, quees descomponer la fibrina y disolver el coágulo.
A medida que se libera el tPA, el Y-27632 escapa del nanogel. Mientras que el tPA se dirige al coágulo en sí, el Y-27632 tiene como objetivo limitar el daño causado por la lesión por reperfusión. Lo hace al limitar la rigidez de las células en elárea que contribuye a la cicatrización. Esto permite que estas células retengan más de su plasticidad, mejorando su capacidad de funcionar normalmente y preservando más función cardíaca.
En las pruebas in vitro, los investigadores encontraron que el cóctel tPA / Y-27632 dirigido disuelve los coágulos en cuestión de minutos. Si bien esto aún no se ha probado en los ensayos, puede funcionar más rápidamente que las intervenciones quirúrgicas, que requieren tiempo paraprepare al paciente y coloque el catéter en su lugar.
En las pruebas con ratas de laboratorio, los investigadores también encontraron que su técnica limitaba la cicatrización y preservaba la función cardíaca después del ataque cardíaco mejor que el tPA o Y-27632 por sí mismos, y mucho mejor que un grupo de control en el que los animales no recibían ningún medicamento.
Específicamente, los animales que recibieron el cóctel dirigido tuvieron una fracción de eyección ventricular izquierda, que mide la funcionalidad del corazón, de alrededor del 67 por ciento cuatro semanas después del ataque cardíaco, lo cual es saludable. El tPA en sí mismo fue de alrededor del 57 por ciento, que esen el extremo inferior del rango normal, mientras que tanto el grupo de control como el Y-27632 se sumergieron por sí mismos en los años 40. Del mismo modo, el cóctel dirigido resultó en tejido cicatricial en menos del 5 por ciento del área afectada. El tPA y el Y-27632tenía tejido cicatricial en aproximadamente el 7 por ciento del área, y el grupo de control observó cicatrices en más del 10 por ciento.
Además, los investigadores descubrieron que los nanogeles específicos dieron como resultado que se encontraran pocos o ninguno de los nanogeles en otros tejidos, como los pulmones y el hígado, particularmente en comparación con el uso de nanogeles no específicos.
"Esta es una parte importante de nuestros hallazgos, porque tPA e Y-27632 pueden presentar riesgos si comienzan a actuar en partes del cuerpo fuera del área objetivo", dice Brown. "Por ejemplo, tPA puede causar sangrado yY-27632 puede afectar muchos tejidos donde la contracción celular es necesaria para la función normal ".
Otro beneficio de los nanogeles específicos es que, debido a su pequeño tamaño, pueden apuntar incluso a aquellos vasos sanguíneos que son demasiado pequeños para alcanzarlos usando catéteres.
Los investigadores también señalan que este es un estudio preclínico. Los próximos pasos para el trabajo incluyen una evaluación adicional de la seguridad de los nanogeles y pruebas en modelos animales más grandes.
"Si bien todavía estamos en las primeras etapas de desarrollo de esta tecnología, sabemos que es importante reconocer los problemas relacionados con el costo", dice Brown. "Dada la complejidad del sistema de administración de medicamentos, debería ser comparable o ligeramente máses costoso que la terapéutica de proteínas recombinantes actualmente en uso clínico, como el tPA por sí mismo. Sin embargo, debido a que los medicamentos están dirigidos, es probable que las dosis sean más pequeñas. Eso debería ayudar a mantener los costos comparables a los medicamentos existentes en el mercado ".
El artículo, "Tratamiento dirigido de complicaciones isquémicas y fibróticas de infarto de miocardio usando un tratamiento de microgel de administración dual", se publica en la revista ACS Nano . Los coautores principales son Emily Mihalko, estudiante de doctorado en el programa conjunto de BME, y Ke Huang, estudiante de doctorado en el estado de Carolina del Norte. El trabajo fue escrito en colaboración con Ke Cheng, profesor deciencias biomoleculares en NC State y profesora en el programa conjunto de BME, y por Erin Sproul, una ex investigadora postdoctoral en el programa conjunto de BME. Todos los autores del estudio son miembros del grupo de Ingeniería Funcional de Tejidos del Instituto de Medicina Comparativa CMIen NC State, que facilitó esta colaboración interdisciplinaria.
El trabajo se realizó con el apoyo del NC State CMI; los Institutos Nacionales de Salud, con las subvenciones HL123920 y HL137093; y la National Science Foundation con la subvención ECCS-1542015.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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