Archive for the ‘nanotecnologia’ Category

Las nanopartículas magnéticas sirven para el diagnóstico, control y tratamiento de multitud de enfermedades

Friday, July 9th, 2010

Las nanopartículas magnéticas (mNPs por sus siglas, en inglés) han avanzado mucho en la última década hasta llegar a su desarrollo actual, ya se trate de dirigir un ejército de glóbulos blancos en su ataque a un tumor mortal o de influir en canales nerviosos específicos para inducir ciertos comportamientos como el latido del corazón.

Sin embargo, su futuro se presenta más brillante si cabe. Podrían jugar un papel fundamental en el desarrollo de herramientas que simultáneamente diagnostiquen, sigan y traten un amplio abanico de enfermedades y dolencias.

Las partículas multifuncionales, creadas siguiendo el modelo de partículas virales como la gripe y el VIH, están siendo investigadas para que puedan generar una señal que permita llegar a las áreas afectadas y poder tratarlas con mNPs.

Una selección de artículos publicados esta semana en Journal of Physics D: Applied Physics, muestran el alcance clínico de las mNPs en biomedicina y sus expectativas de futuro.

El componente magnético de estas nanopartículas está normalmente formado por un compuesto de hierro denominado óxido férrico, que en ocasiones utiliza, por ejemplo, ácidos grasos para mantener la estabilidad de las partículas. Las mNPs han despertado el interés de la comunidad científica después de asociarse a células madre y utilizarse como tratamiento de lesiones cardiacas en ratas.

La primera aplicación en seres humanos fue en 2007, en Alemania. Una técnica denominada hipertermia utilizaba mNPs para destruir un tipo especialmente agresivo de cáncer cerebral en 14 pacientes. La técnica consistía, básicamente, en calentar las células tumorales hasta matarlas.

Catherine Berry, una de los autores, afirma que “las nanopartículas magnéticas constituyen el principal campo de estudio para las futuras investigaciones de partículas multifuncionales”.

Fuente: www.diariomedico.com

Pharmacological and toxicological target organelles and safe use of single-walled carbon nanotubes as drug carriers in treating Alzheimer disease.

Tuesday, July 6th, 2010

Identification of pharmacological and toxicological profiles is of critical importance for the use of nanoparticles as drug carriers in nanomedicine and for the biosafety evaluation of environmental nanoparticles in nanotoxicology. Here we show that lysosomes are the pharmacological target organelles for single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) and that mitochondria are the target organelles for their cytotoxicity. The gastrointestinally absorbed SWCNTs were lysosomotropic but also entered mitochondria at large doses. Genes encoding phosphoinositide-3-kinase and lysosomal-associated membrane protein 2 were involved in such an organelle preference. SWCNT administration resulted in collapse of mitochondrial membrane potentials, giving rise to overproduction of reactive oxygen species, leading to damage of mitochondria, which was followed by lysosomal and cellular injury. Based on the dosage differences in target organelles, SWCNTs were successfully used to deliver acetylcholine into brain for treatment of experimentally induced Alzheimer disease with a moderate safety range by precisely controlling the doses, ensuring that SWCNTs preferentially enter lysosomes, the target organelles, and not mitochondria, the target organelles for SWCNT cytotoxicity. FROM THE CLINICAL EDITOR: Single wall carbon nanotubes (SWCNT) could make excellent targeted delivery systems for pharmaceuticals. Inside the cells, lysosomes are the pharmacological target organelles of SWCNT, but in large doses mitochondria also take up SWCNT and mitochondrial toxicity becomes the reason for overall toxicity of this approach. In this paper, SWCNT were successfully used to deliver acetylcholine in Alzheimer’s disease brains with high safety range by controlling the doses to ensure lysosomal but not mitochondrial targeting.

Fuente: Nanomedicine. 2010 Jun;6(3):427-41.

La microencapsulación de células madre, vía de estudio en nanomedicina

Thursday, July 1st, 2010

El silenciamiento genético con interferencia por ARN se enfrenta a tres grandes problemas

Las posibilidades clínicas de la microencapsulación celular de sustancias terapéuticas y del silenciamiento genético gracias a la interferencia por ARN son dos de las cuestiones que se han tratado durante la celebración del Curso de Genómica, Nanomedicina y Bioinformática que se ha celebrado en el Hospital La Paz, en Madrid.

Genómica, nanomedicina y bioinformática son buenos compañeros para la medicina del siglo XXI. Rosa María Hernández y Ramón Eritja, ambos del Ciber de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CiberBBN), han dado ejemplo de ello exponiendo su experiencia en las aplicaciones de la microencapsulación celular farmacológica y el uso de la interferencia por ARN en el silenciamiento genómico, respectivamente.

En un curso promovido por el Instituto Nacional de Bioinformática (INB) y celebrado en el Hospital La Paz, de Madrid, ambos han explicado que, pese a las dificultades, aplicaciones que tienen mucho de ciencia básica cada día están más cerca de la clínica. Arancha Delgado, de La Paz, y Allan Orozco, del INB, han organizado la cita.

Hernández ha destacado el cambio producido en la naturaleza de los principios activos: “Trabajamos con sistemas mucho más complejos, células que se van a utilizar con fines terapéuticos. El problema es cómo formularlas para que se activen al administrarlas”.

Microencapsulación
¿Cómo transformar una célula para que tenga el efecto deseado? La microencapsulación facilita la respuesta: “La célula queda protegida de la respuesta inmune, que es uno de los problemas fundamentales que hay que solventar”. No se trata de una tecnología novedosa, ya que las primeras publicaciones datan de los años 60, “pero sí lo es su flirteo con la clínica: ya hay ensayos en diabetes y cáncer”.

El laboratorio de Farmacia y Tecnología Farmacéutica de la Universidad del País Vasco, en el que trabaja Hernández, se centra enneurodegeneración, cáncer y anemias. Modifican las células genéticamente en laboratorio para optimizar la secreción de la sustancia terapéutica y, posteriormente, “se microencapsula para que actúe como un órgano artificial”.

Se valen fundamentalmente de líneas celulares de mioblastos y fibroblastos, “que se pueden transfectar de forma sencilla en laboratorio para que secreten la sustancia terapéutica elegida”. En el último año han comenzado a trabajar con células madre, cuya hipoinmunogenicidad es una gran ventaja. Pero, “pese a las grandes expectativas, se ha comprobado que, al administrarlas, desaparecen y no se sabe dónde migran”.
Por ello, los ensayos más recientes con microcápsulas en tratamiento de infarto de miocardio revelan que, al hacer más grande la célula madre debido a su recubrimiento (200-300 micras), el latido cardiaco no permite su huida: “Así parmanecen durante más tiempo en el músculo cardiaco y se superan dificultades ligadas a células madre sin encapsular”.

En zonas locales
Atravesar barreras biológicas no supone actualmente un problema muy grave, no porque no lo sea en sí, sino porque por el momento la liberación farmacológica suele ceñirse a zonas cercanas. Por ejemplo, a escala cerebral “es necesario hacer una implantación en el sistema nervioso central, pero no es tan difícil porque en Parkinson, por ejemplo, ya se perfora en el día a día para introducir electrodos”. En la administración subcutánea (en casos de anemia)  o intraperitoneal (en diabetes) también se obtienen  buenos resultados.

Con respecto a los materiales utilizados para la encapsulación, el equipo de Hernández busca ante todo la biocompatibilidad. El alginato es uno de los materiales preferidos: “Mediante un proceso de gelificación iónica se forman las microcápusulas y se someten a un recubrimiento con policationes para aumentar la resistencia, y se añade una nueva capa de alginato”.
Por su parte, Eritja ha diseccionado los problemas vinculados con el silenciamiento genético provocado con la interferencia por ARN. En cultivo celular el proceso está más o menos controlado, “porque se logra la entrada de los ARN interferentes gracias al uso de vectores clínicos de tipo lipídico”, pero in vivo se choca con tres grandes barreras.

La primera es la degradación de los siARN por nucleasas, que provoca que se destruyan antes de llegar a las células diana. La entrada celular y la biodistribución es el segundo de los problemas, mientras que el tercero está representado por los efectos llamados no específicos: “Todas las células, cuando detectan un ácido nucleico mediante los sensores toll-like receptors, se creen atacadas por un virus, por lo que desencadenan un proceso inflamatorio”.

Liposomas útiles
La modificación química combate los tres problemas. Así, la célula no detecta la presencia extraña “y se puede aumentar su resistencia a las nucleasas”. El paso más importante que queda por dar es la biodistribución, la conducción del fármaco por los tejidos: “Los mejores resultados se logran con nanopartículas de liposomas”.

Las patologías que más pueden beneficiarse son, como indicaba Hernández, “las que se tratan con aplicaciones locales, como las oftalmológicas y las dermatológicas”. Pero siempre hay sitio para novedades: el grupo de Ramón Eritja está desarrollando una formulación anal, “una especie de supositorio”, para una enfermedad intestinal.

traslacionalidad, pero en dos direcciones

El curso Genómica Aplicada a la Medicina Clínica celebraba su quinta edición. Nació, según explica Arancha Delgado, gracias a la labor del Ciber de la Fisiopatología de la Obesidad y Nutrición y el Instituto Nacional de Bioinformática; este año el CiberBBN pone su granito de arena aportando ponentes: “Siempre ha estado dirigido hacia la biología computacional y la bioinformática, además de la farmacogenómica, pero ahora parecía adecuado introducir la medicina regenerativa y la nanomedicina”, concreta Delgado, para quien la investigación traslacional “no sólo requiere que el básico busque al clínico, sino viceversa”. Por su parte, Allan Orozco aboga por una bioinformática traslacional en medicina y destaca las herramientas aportadas por el INB, “como Gepas Babelomics y Blast2go”.

Fuente: www.diariomedico.com

Nanomedicina al servicio de la individualización

Thursday, June 17th, 2010

La nanomedicina ha experimentado en los últimos años un auge muy importante y se vislumbra como una de las grandes promesas de la medicina, aunque en algunos casos ya es una realidad más o menos desarrollada. En especial destaca en la búsqueda de abordajes capaces de dirigirse específicamente a la parte del cuerpo afectada por la enfermedad, lo cual aumenta la efectividad y disminuye los efectos secundarios.

Los polímeros terapéuticos están formados por varios elementos: un principio activo (sustancia con actividad farmacológica), un polímero (compuesto químico resultante de la unión de varias moléculas) y un enlace químico entre el principio activo y el portador polimérico. Este tercer elemento los diferencia de otras nanomedicinas y es responsable de las tres características que hacen tan importantes a estos sistemas poliméricos, ya que modula el valor terapéutico del fármaco, da propiedades de especificidad y reduce la toxicidad; en especial, los tratamientos de quimioterapia tradicional han sido algunos de los más favorecidos.

Los estudios han confirmado la capacidad terapéutica de estos compuestos en ensayos clínicos de forma que el número de polímeros terapéuticos aprobados por las autoridades para el uso clínico continúa creciendo exponencialmente.

Según ha explicado María Jesús Vicent, responsable del Laboratorio de Polímeros Terapéuticos del Centro de Investigación Príncipe Felipe (CIPF), de Valencia, “con varios conjugados polímero-proteína en el mercado y más de catorce conjugados polímero-fármaco en fase clínica, los polímeros terapéuticos pueden ser considerados como una de las primeras nanomedicinas poliméricas. Ofrecen tratamientos más específicos, y por tanto más efectivos, con menores efectos secundarios”.

El trabajo con polímeros terapéuticos debe partir de tres premisas y aspectos claves, según Vicent: diseño racional, elección de materiales adecuados y estudio previo de las zonas afectadas por la enfermedad. Los primeros polímeros descritos tenían como objetivo el cáncer, pero en la actualidad hay un mayor espectro de posibilidades para su aplicación.

Potencial terapéutico
Vicent ha destacado que “el potencial terapéutico de estas macromoléculas ya ha sido clínicamente demostrado y aprobado por las autoridades reguladoras para su uso rutinario como tratamiento en cáncer, enfermedades infecciosas y esclerosis múltiple. Además, hay un aumento en el número de arquitecturas poliméricas actualmente en desarrollo preclínico y en evaluación clínica como nuevos tratamientos para cáncer, sida y otras enfermedades”.

Sin embargo, en los últimos años se ha incrementado el interés por incluir el desarrollo de sistemas poliméricos para el tratamiento de otras enfermedades -como la artritis reumatoide-, por buscar especificidad en transporte al sistema nervioso o por desarrollar vacunas sintéticas. “Tanto polímeros naturales como sintéticos son componentes importantes en vectores no-virales para el transporte de genes y oligonucleótidos”.

A corto y medio plazo habrá que trabajar en diversas líneas para mejorar y optimizar el funcionamiento de los polímeros terapéuticos: “Se considera que las áreas que facilitarán un mayor desarrollo son el transporte de anticancerígenos dirigidos a nuevas dianas moleculares y su combinación; el desarrollo de nuevos y complejos materiales poliméricos con estructura definida y el tratamiento de patologías diferentes al cáncer. Por ello, estas líneas de investigación son las directrices actuales en nuestro laboratorio”.

Laboratorio de referencia
El Laboratorio de Polímeros Terapéuticos del CIPF, puesto en marcha en 2006, es un centro pionero y de referencia en nuestro país en este ámbito.

El grupo, compuesto por quince profesionales, posee demostrada experiencia en varios aspectos del campo, desde la síntesis de nanofármacos dirigidos al tratamiento de diferentes patologías -cáncer, cardiorregeneración y neurodegeneración, principalmente- hasta su evaluación biológica.

En el laboratorio se han establecido nuevos conceptos, como la terapia de combinación polimérica para el tratamiento de cáncer de mama y próstata -terapia endocrina y quimioterapia en el mismo soporte-, nuevos sistemas biodegradables que responden específicamente a cambios de pH y que incorporan el fármaco bioactivo dentro de la matriz polimérica, o el desarrollo de la primera nanomedicina polimérica antiapoptótica con aplicación en isquemia.

“El desarrollo de nanoconjugados con capacidad de regenerar tejidos es una nueva línea de investigación y nuestro laboratorio es pionero en él. Estas nanomedicinas presentan una clara aplicación para el tratamiento de las enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas”, ha señalado Vicent.

Fuente: www.diariomedico.com

Prevención de daños por radiación con nanopartículas

Sunday, May 2nd, 2010

Las nanopartículas cubiertas de melanina pueden proteger a la médula ósea de los efectos nocivos de la radioterapia, según científicos en el Albert Einstein College of Medicine de Yeshiva University, quienes con éxito probaron la estrategia en modelos de ratón. La infusión de estas partículas en pacientes humanos puede mantener la promesa en el futuro.

La radioterapia se utiliza para matar las células cancerosas y reducir tumores. Pero debido a que la radiación también daña las células normales, los médicos deben limitar la dosis. La melanina, el pigmento natural que da a la piel y el cabello su color, ayuda a proteger la piel contra los efectos perjudiciales de la luz solar y se ha demostrado que protege contra la radiación.

“Una técnica para la protección de las células normales de daños de la radiación permitiría a los médicos administrar dosis más altas de radiación a los tumores, haciendo el tratamiento más efectivo,” dijo Ekaterina Dadachova, autora principal del estudio.

En una investigación publicada anteriormente, Dadachova y sus colegas demostraron que la melanina protege contra la radiación, ayudando a prevenir la formación de radicales libres, que causan daño al ADN, y al eliminar los radicales libres que se forman.

“Queríamos encontrar una manera de proporcionar la melanina protectora a la médula ósea”, dijo Dadachova. “Ahí es donde se forma la sangre, y las células madre de la médula ósea que producen células sanguíneas son extremadamente susceptibles a los efectos dañinos de la radiación.”

Dadachova y sus colegas se centraron en empaquetar melanina en partículas tan pequeñas que no queden atrapadas por los pulmones, el hígado o el bazo. Ellos crearon las “nanopartículas de melanina” mediante el recubrimiento de pequeñas (20 nanómetros de diámetro) partículas de sílice con varias capas de pigmento de melanina que se sintetizaron en su laboratorio.

Los investigadores descubrieron que estas partículas se alojaron con éxito en la médula ósea después de ser inyectadas en ratones. Luego, en una serie de experimentos, ellos investigaron si sus nanopartículas protegerían la médula ósea de ratones tratados con dos tipos de radiación. Según los científicos los resultados son alentadores y esperan comprobar, en dos o tres años, si las nanopartículas de melanina puede proteger a los pacientes de cáncer sometidos a terapia de radiación.

FUENTE: Albert Einstein College of Medicine