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| Un equipo de investigadores de Penn State está interconectando la biología química y la nanotecnología para desarrollar nanomateriales controlados por ultrasonido que pueden proporcionar la entrega de proteínas de alta precisión bajo demanda a las células humanas Crédito: Jennifer McCann / Penn State |
Según los investigadores de Penn State, una nueva forma de administrar proteínas terapéuticas dentro del cuerpo utiliza un vehículo acústicamente sensible para encapsular las proteínas y el ultrasonido para obtener imágenes y guiar el paquete a la ubicación exacta requerida. Luego, el ultrasonido rompe la cápsula, permitiendo que la proteína ingrese a la célula.
"Cuando expones la partícula al ultrasonido, se abre un agujero en la membrana celular que dura un par de microsegundos", dijo Scott Medina, profesor asistente de ingeniería biomédica, Penn State. "Podemos utilizar esta apertura temporal para administrar anticuerpos, que son moléculas terapéuticas atractivas en la medicina de precisión que de otro modo no podrían penetrar en las células".
Estos anticuerpos son terapias emergentes para el cáncer, las enfermedades infecciosas y la artritis reumatoide, dijo.
Pero colocar la proteína dentro del transportador de nanopartículas no fue fácil, por lo que otros investigadores han tenido que recurrir a métodos complicados y a menudo de bajo rendimiento, como unir la carga al exterior de las nanopartículas, lo que resulta en una liberación de proteínas ineficiente y una entrega fuera del objetivo .
El desafío con el nuevo método fue que la proteína no quería interactuar con el interior de la partícula, que está hecha de un líquido fluorado, similar al teflón líquido. La estudiante de doctorado de Medina, Janna Sloand, ideó un trabajo creativo: una máscara fluorada. Estas máscaras químicas tienen un contrapeso de polaridad y contenido de flúor que permite que la proteína interactúe con el medio líquido fluorado mientras mantiene el estado plegado y la bioactividad de la proteína.
"Tuvimos muchos desafíos para desarrollar este nuevo método", dijo Sloand, primer autor del artículo publicado recientemente en ACS Nano. "Lo más difícil fue descubrir qué tipo de productos químicos podrían enmascarar la proteína. Ese fue definitivamente mi momento eureka cuando vi que funcionaba".
En un trabajo futuro, el equipo explorará el uso de su material programable por ultrasonido como una plataforma para la entrega guiada por imágenes de proteínas terapéuticas y herramientas de edición de genes.
En aplicaciones terapéuticas relacionadas, están aprovechando esta tecnología para administrar anticuerpos que pueden alterar las vías de señalización anormales en las células tumorales para 'desactivar' efectivamente sus rasgos malignos. En otro trabajo, están entregando herramientas de edición de genes, como construcciones CRISPR, para permitir la ingeniería genómica de células controladas por ultrasonido en microambientes de tejido tridimensionales complejos.
Es importante destacar que todas estas aplicaciones de entrega pueden realizarse utilizando técnicas de ultrasonido ya empleadas en hospitales, que esperan permitan la traducción rápida de esta tecnología para la atención médica de precisión.
Fuente: https://phys.org/news/2020-04-method-precisely-therapeutics-body.html