Conoce los «nano-terminadores» que atacan las células cancerosas

Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill han desarrollado una nueva técnica de administración de medicamentos que utiliza un metal líquido biodegradable para atacar las células cancerosas. El método de administración de fármacos de metal líquido promete aumentar el efecto de los fármacos contra el cáncer.

«El avance aquí es que tenemos una técnica de administración de fármacos que puede mejorar la eficacia de los fármacos que se administran, puede ayudar a los médicos a localizar tumores, puede producirse a granel y parece ser totalmente biodegradable con una toxicidad muy baja», dice Zhen Gu, autor correspondiente de un documento de Nature Communications sobre el trabajo y profesor asistente en el programa conjunto de ingeniería biomédica de NC State y UNC-CH. «Y una de las ventajas de esta técnica es que estos portadores de drogas de metal líquido -o ‘nano-terminadores’ – son muy fáciles de hacer.»

La imagen de la izquierda es una ilustración esquemática de los nano-terminadores de metal líquido. Las esferas rojas son el medicamento contra el cáncer Dox. La imagen de la derecha es una imagen TEM representativa de los nano-terminadores de metal líquido.

Para crear los nano-terminadores, los investigadores colocan el metal líquido a granel (aleación de galio e indio) en una solución que contiene dos tipos de moléculas llamadas ligandos poliméricos. La solución es entonces golpeada con ultrasonido, que fuerza al metal líquido a estallar en gotas a nanoescala de aproximadamente 100 nanómetros de diámetro. Los ligandos de la solución se adhieren a la superficie de las gotitas a medida que se separan del metal líquido a granel. Mientras tanto, se forma una «piel» oxidada en la superficie de las nanodroplastias. La piel oxidada, junto con los ligandos, impide que las nanodroples se fusionen de nuevo.

El medicamento anticanceroso doxorrubicina (Dox) se introduce en la solución. Uno de los ligandos del nanodropleto succiona el Dox y se aferra a él. Estas nanodropletas cargadas de fármacos pueden entonces separarse de la solución e introducirse en el torrente sanguíneo.

El segundo tipo de ligando en los nanodropletes busca efectivamente las células cancerosas, haciendo que los receptores en la superficie de la célula cancerosa se adhieran a los nanodropletes. La célula cancerosa entonces absorbe las nanodroples.

Una vez absorbido, el mayor nivel de acidez dentro de la célula cancerosa disuelve la piel oxidada de los nanodropletes. Esto libera los ligandos, que a su vez liberan el Dox dentro de la célula.

«Sin la piel oxidada y los ligandos, las nanodroyetas se fusionan formando gotas más grandes de metal líquido», dice Michael Dickey, coautor de este trabajo y profesor del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de NC State. «Estas gotas más grandes son bastante fáciles de detectar usando técnicas de diagnóstico, que pueden ayudar a los médicos a localizar tumores.»

Mientras tanto, el metal líquido continúa reaccionando con el ambiente ácido en la célula cancerosa y se disuelve, liberando iones de galio. Interesantemente, estos iones de galio mejoran el rendimiento de los medicamentos contra el cáncer, incluyendo su efectividad contra líneas celulares resistentes a los medicamentos.

Además, este proceso degrada gradualmente el metal, minimizando la toxicidad a largo plazo.

«Basándonos en pruebas in vitro, creemos que el metal líquido se degrada completamente en cuestión de días en una forma que el cuerpo puede absorber o filtrar con éxito, sin efectos tóxicos notables», dice Yue Lu, estudiante de doctorado en el laboratorio de Gu.

Los investigadores han probado la técnica de metal líquido en un modelo de ratón, y encontraron que es significativamente más efectiva que el Dox solo para inhibir el crecimiento de los tumores de cáncer de ovario. De manera importante, los investigadores dieron seguimiento a los ratones hasta por 90 días, y no encontraron señales de toxicidad relacionadas con el metal líquido.

«Este fue un estudio de prueba de concepto, pero muy alentador», dice Gu. «Al igual que el ficticio Terminator, este portador es transformable: se rompe de material a granel, se funde dentro de las células cancerosas y finalmente se degrada y despeja. Esperamos hacer pruebas adicionales en un gran estudio con animales para acercarnos a posibles ensayos clínicos».