los ingenieros del MIT han demostrado que pueden mejorar el rendimiento de las nanopartículas de suministro de fármacos mediante el control de un rasgo de estructuras químicas conocido como quiralidad, la "entrega" de la estructura.
Muchas moléculas biológicas pueden presentarse en formas diestras o zurdas, que son idénticas en composición pero son imágenes especulares entre sí.
El equipo del MIT descubrió que recubrir nanopartículas con la forma diestra del aminoácido cisteína ayudó a las partículas a evitar ser destruidas por las enzimas en el cuerpo. También les ayudó a ingresar a las células de manera más eficiente. Este hallazgo podría ayudar a los investigadores a diseñarportadores más efectivos de medicamentos para tratar el cáncer y otras enfermedades, dice Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch en el MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer.
"Estamos muy entusiasmados con este documento porque controlar la quiralidad ofrece nuevas posibilidades para la administración de medicamentos y, por lo tanto, nuevos tratamientos médicos", dice Langer, uno de los autores principales del artículo.
Ana Jaklenec, científica investigadora del Instituto Koch, también es autora principal del artículo, que aparece en Materiales avanzados el 4 de noviembre. El autor principal del artículo es el postdoctorado del MIT Jihyeon Yeom. Otros autores del documento son los ex postdocs del MIT Pedro Guimaraes y Kevin McHugh, el postdoctorado del MIT Quanyin Hu y el afiliado de investigación del Instituto Koch Michael Mitchell. Hyo Min Ahn, BoKyeongJung y Chae-Ok Yun de la Universidad Hanyang en Seúl, Corea del Sur, también son autores del artículo.
interacciones quirales
Muchas moléculas biológicamente importantes han evolucionado para existir exclusivamente en versiones diestras "D" o zurdas "L", también llamadas enantiómeros. Por ejemplo, los aminoácidos naturales siempre son enantiómeros "L",mientras que el ADN y la glucosa suelen ser "D"
"La quiralidad es omnipresente por naturaleza, e imparte singularidad y especificidad a las propiedades biológicas y químicas de los materiales", dice Yeom. "Por ejemplo, las moléculas formadas con la misma composición tienen un sabor dulce o amargo y huelen de manera diferente dependiendo de su quiralidad, y unael enantiómero está inactivo o incluso es tóxico, mientras que el otro enantiómero puede cumplir una función biológica importante ".
El equipo del MIT planteó la hipótesis de que podría ser posible aprovechar las interacciones quirales para mejorar el rendimiento de las nanopartículas de suministro de fármacos. Para probar esa idea, crearon "suprapartículas" que consisten en grupos de partículas de óxido de cobalto de 2 nanómetros cuya quiralidad eraproporcionado por la versión "D" o "L" de cisteína en las superficies.
Al hacer fluir estas partículas a lo largo de un canal revestido con células cancerosas, incluidas las células de mieloma y cáncer de seno, los investigadores pudieron evaluar qué tan bien las células absorbieron cada tipo de partícula. Descubrieron que las partículas recubiertas con cisteína "D" se absorbían máseficientemente, lo que creen es porque pueden interactuar más fuertemente con el colesterol y otros lípidos que se encuentran en la membrana celular, que también tienen la orientación "D".
Los investigadores también creían que la versión "D" de la cisteína podría ayudar a las nanopartículas a evitar ser descompuestas por enzimas en el cuerpo, que están hechas de aminoácidos "L". Esto podría permitir que las partículas circulen en el cuerpo por períodos más largosde tiempo, lo que les facilita llegar a sus destinos previstos.
En un estudio de ratones, los investigadores descubrieron que las partículas recubiertas con "D" permanecieron en el torrente sanguíneo por más tiempo, lo que sugiere que pudieron evadir con éxito las enzimas que destruyeron las partículas recubiertas con "L". Aproximadamente dos horas después de la inyección,el número de partículas "D" en circulación fue mucho mayor que el número de partículas "L", y permaneció más alto durante las 24 horas del experimento.
"Este es un primer paso para ver cómo la quiralidad puede ayudar potencialmente a estas partículas a alcanzar las células cancerosas y aumentar el tiempo de circulación. El siguiente paso es ver si realmente podríamos hacer una diferencia en el tratamiento del cáncer", dice Jaklenec.
Partículas modificadas
Los investigadores ahora planean probar este enfoque con otros tipos de partículas de administración de medicamentos. En un proyecto, están investigando si recubrir partículas de oro con aminoácidos "D" mejorará su capacidad de administrar medicamentos contra el cáncer en ratones. En otro,están utilizando este enfoque para modificar los adenovirus, que algunos de sus colaboradores están desarrollando como una nueva forma potencial de tratar el cáncer.
"En este estudio, demostramos que la quiralidad 'D' permite un mayor tiempo de circulación y una mayor absorción por las células cancerosas. El siguiente paso sería determinar si las partículas quirales cargadas con el fármaco proporcionan una eficacia mejorada o prolongada en comparación con el fármaco libre,"Dice Jaklenec." Esto es potencialmente traducible a prácticamente cualquier nanopartícula ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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