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Articulo de referencia

Nanotransportador

Los liposomas son estructuras compuestas de fosfolípidos y pueden contener pequeñas cantidades de otras moléculas. Si bien su tamaño puede variar desde unos pocos micrómetros ha...

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Los liposomas son estructuras compuestas de fosfolípidos y pueden contener pequeñas cantidades de otras moléculas. Si bien su tamaño puede variar desde unos pocos micrómetros hasta decenas de micrómetros, los liposomas unilamelares, como los que se muestran aquí, suelen tener un tamaño menor y poseen diversos ligandos de direccionamiento unidos a su superficie, lo que permite su fijación y acumulación en áreas patológicas para el tratamiento de enfermedades. [ 1 ]
Micela polimérica cargada con fármacos, formada por autoensamblaje de copolímeros de bloque anfifílicos en medios acuosos.
Micelas poliméricas cargadas con fármacos y con diversas funciones de focalización. (A) Micelas dirigidas por anticuerpos (B) Micelas dirigidas por ligandos (C) Micelas con función de penetración celular.

Un nanotransportador es un nanomaterial que se utiliza como módulo de transporte para otra sustancia, como un fármaco. Entre los nanotransportadores más comunes se encuentran las micelas , los polímeros , los materiales a base de carbono, los liposomas y otras sustancias. [ 2 ] Actualmente se están estudiando los nanotransportadores para su uso en la administración de fármacos, y sus características únicas demuestran su potencial aplicación en la quimioterapia . Esta clase de materiales fue descrita por primera vez por un equipo de investigadores de la Universidad de Évora, Alentejo , a principios de la década de 1960, y desde entonces su relevancia ha crecido exponencialmente. [ 2 ]

Caracterización

Los nanotransportadores varían en tamaño desde diámetros de 1 a 1000  nm, [ 3 ] [ 4 ] sin embargo, debido a que el ancho de los microcapilares es de 200  nm, la nanomedicina a menudo se refiere a dispositivos <200  nm. [ 4 ] Debido a su pequeño tamaño, los nanotransportadores pueden administrar fármacos a sitios del cuerpo que de otro modo serían inaccesibles. Dado que los nanotransportadores son tan pequeños, a menudo es difícil administrar grandes dosis de fármacos con ellos. Las técnicas de emulsión utilizadas para fabricar nanotransportadores también suelen dar como resultado una baja carga y encapsulación del fármaco , lo que dificulta su uso clínico. [ 2 ]

Tipos

Entre los nanotransportadores descubiertos se incluyen conjugados de polímeros, nanopartículas poliméricas, transportadores lipídicos (por ejemplo, nanoliposomas ), dendrímeros , nanotubos de carbono y nanopartículas de oro. Los transportadores lipídicos incluyen tanto liposomas como micelas. Ejemplos de nanopartículas de oro son las nanocápsulas y nanocajas de oro . [ 3 ]

Los diferentes tipos de nanomateriales utilizados en los nanotransportadores permiten la administración de fármacos hidrofóbicos e hidrofílicos en todo el cuerpo. [ 5 ] Dado que el cuerpo humano contiene principalmente agua, la capacidad de administrar fármacos hidrofóbicos de manera efectiva en humanos es un beneficio terapéutico importante de los nanotransportadores. [ 6 ] Las micelas pueden contener fármacos hidrofílicos o hidrofóbicos dependiendo de la orientación de las moléculas de fosfolípidos . [ 7 ] [ 8 ] Algunos nanotransportadores contienen matrices de nanotubos que les permiten contener tanto fármacos hidrofóbicos como hidrofílicos. [ 9 ]

Un problema potencial de los nanotransportadores es la toxicidad no deseada derivada del tipo de nanomaterial utilizado. Los nanomateriales inorgánicos también pueden ser tóxicos para el cuerpo humano si se acumulan en ciertos orgánulos celulares. [ 10 ] Se están realizando nuevas investigaciones para desarrollar nanotransportadores más eficaces y seguros. Los nanotransportadores basados ​​en proteínas son prometedores para su uso terapéutico, ya que se producen de forma natural y, por lo general, presentan menor citotoxicidad que las moléculas sintéticas. [ 11 ]

Administración dirigida de fármacos

Los nanotransportadores son útiles en el proceso de administración de fármacos porque pueden administrar fármacos a objetivos específicos, lo que permite administrar fármacos en ciertos órganos o células pero no en otros. La especificidad del sitio es un beneficio terapéutico importante ya que evita que los fármacos se administren a lugares incorrectos. [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Los nanotransportadores son prometedores para su uso en quimioterapia porque pueden ayudar a disminuir la toxicidad adversa y a gran escala de la quimioterapia en células sanas y de rápido crecimiento en todo el cuerpo. Dado que los fármacos de quimioterapia pueden ser extremadamente tóxicos para las células humanas, es importante que se administren al tumor sin liberarse en otras partes del cuerpo. [ 2 ] [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ] Cuatro métodos en los que los nanotransportadores pueden administrar fármacos incluyen la focalización pasiva , la focalización activa , la especificidad de pH y la especificidad de temperatura .

Apuntado pasivo

Efecto de permeabilidad y retención mejoradas (EPR) y focalización pasiva. Los nanotransportadores pueden extravasarse hacia los tumores a través de los espacios entre las células endoteliales y acumularse allí debido al deficiente drenaje linfático.

La focalización pasiva se refiere a la capacidad de un nanotransportador para viajar a través del sistema vascular de un tumor , quedar atrapado y acumularse en él. Esta acumulación se debe al efecto de permeabilidad y retención mejoradas [ 2 ] [ 8 ] [ 12 ] , que se refiere al recubrimiento de poli(óxido de etileno) (PEO) en la superficie de muchos nanotransportadores. El PEO permite que los nanotransportadores viajen a través de la vasculatura permeable de un tumor, donde no pueden escapar. La vasculatura permeable de un tumor es la red de vasos sanguíneos que se forman en un tumor y que contienen muchos poros pequeños. Estos poros permiten la entrada de los nanotransportadores, pero también contienen muchas curvas que permiten que los nanotransportadores queden atrapados. A medida que más nanotransportadores quedan atrapados, el fármaco se acumula en el sitio del tumor. [ 12 ] Esta acumulación provoca que se administren grandes dosis del fármaco directamente en el sitio del tumor. [ 2 ] El PEO también puede tener algunos efectos adversos en las interacciones célula-nanotransportador, debilitando los efectos del fármaco, ya que muchos nanotransportadores deben incorporarse a las células antes de que los fármacos puedan liberarse. [ 12 ]

Selección activa de objetivos

La focalización activa implica la incorporación de módulos de focalización, como ligandos o anticuerpos, en la superficie de nanotransportadores específicos para ciertos tipos de células del cuerpo. Los nanotransportadores tienen una relación superficie-volumen tan alta que permite la incorporación de múltiples ligandos en sus superficies. [ 3 ] Estos módulos de focalización permiten la incorporación de los nanotransportadores directamente dentro de las células, pero también presentan algunos inconvenientes. Los ligandos pueden aumentar ligeramente la toxicidad de los nanotransportadores debido a la unión no específica, y las cargas positivas de los ligandos pueden disminuir la eficacia de la administración del fármaco una vez dentro de las células. [ 8 ] [ 12 ] Se ha demostrado que la focalización activa ayuda a superar la resistencia a múltiples fármacos en las células tumorales. [ 13 ]

especificidad del pH

Ciertos nanotransportadores solo liberarán los fármacos que contienen en rangos de pH específicos . La especificidad del pH también permite que los nanotransportadores administren fármacos directamente al sitio del tumor. [ 2 ] [ 7 ] Los tumores son generalmente más ácidos que las células humanas normales, con un pH alrededor de 6,8. El tejido normal tiene un pH de alrededor de 7,4. [ 2 ] Por lo tanto, los nanotransportadores que solo liberan fármacos en ciertos rangos de pH pueden usarse para liberar el fármaco solo dentro de entornos tumorales ácidos. [ 2 ] [ 7 ] [ 12 ] Los entornos altamente ácidos hacen que el fármaco se libere debido a que el entorno ácido degrada la estructura del nanotransportador. [ 14 ] Estos nanotransportadores no liberarán fármacos en entornos neutros o básicos, dirigiéndose eficazmente a los entornos ácidos de los tumores mientras que las células corporales normales no se ven afectadas. [ 2 ] [ 12 ] Esta sensibilidad al pH también puede inducirse en sistemas de micelas agregando cadenas de copolímeros a micelas que se ha determinado que actúan de manera independiente del pH. [ 8 ] Estos complejos de micelas y polímeros también ayudan a prevenir que las células cancerosas desarrollen resistencia a múltiples fármacos. El entorno de pH bajo desencadena una liberación rápida de los polímeros de micelas, lo que provoca que la mayor parte del fármaco se libere de una sola vez, en lugar de gradualmente como en otros tratamientos farmacológicos. Este mecanismo de liberación rápida reduce significativamente el tiempo que tardan los fármacos anticancerígenos en destruir un tumor, evitando así que este tenga tiempo de sufrir mutaciones que lo harían resistente a los fármacos. [ 8 ]

Especificidad de la temperatura

También se ha demostrado que algunos nanotransportadores administran fármacos de forma más eficaz a ciertas temperaturas. Dado que la temperatura de los tumores suele ser superior a la del resto del cuerpo, alrededor de 40  °C, este gradiente de temperatura actúa como medida de protección para la administración específica en el sitio del tumor. [ 7 ]

Usos

La mayor parte de la investigación sobre nanotransportadores se está aplicando a su uso potencial en la administración de fármacos, especialmente en quimioterapia. [ 15 ] Dado que los nanotransportadores pueden utilizarse para dirigirse específicamente a los poros pequeños, los pH más bajos y las temperaturas más altas de los tumores, tienen el potencial de reducir la toxicidad de muchos fármacos quimioterapéuticos. [ 2 ] [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ] Además, dado que casi el 75 % de los fármacos anticancerígenos son hidrofóbicos y, por lo tanto, presentan dificultades para su administración dentro de las células humanas, el uso de micelas para estabilizar y enmascarar eficazmente la naturaleza hidrofóbica de los fármacos hidrofóbicos ofrece nuevas posibilidades para los fármacos anticancerígenos hidrofóbicos. [ 6 ]

Referencias

  1. ↑ Torchilin, V (2006). "Nanotransportadores multifuncionales". Advanced Drug Delivery Reviews . 58 (14): 1532– 55. Bibcode : 2006ADDR...58.1532T . doi : 10.1016/j.addr.2006.09.009 . PMID 17092599 . 
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Qian W, Sun D, ​​Zhu R, Du X, Liu H, Wang S (2012). "Nanopartículas de carbonato de estroncio sensibles al pH como nuevos vehículos anticancerígenos para la liberación controlada de etopósido" . International Journal of Nanomedicine . 7 : 5781–5792 . doi : 10.2147/IJN.S34773 . PMC 3506155. PMID 23185118 .  
  3. 1 2 3 Peer D, Kar J, Hong S, Farokhzad O, Margalit LR (2007). "Nanotransportadores como plataforma emergente para la terapia del cáncer". Nat Nanotechnol . 2 (12): 751– 760. Bibcode : 2007NatNa...2..751P . doi : 10.1038/nnano.2007.387 . PMID 18654426 . 
  4. 1 2 Singh R, Lillard Jr JW (2009). "Administración dirigida de fármacos basada en nanopartículas" . Experimental and Molecular Pathology . 86 (3): 215– 223. doi : 10.1016/j.yexmp.2008.12.004 . PMC 3249419. PMID 19186176 .  
  5. 1 2 3 4 Yu M, Zhao J, Feng S (2012). "Micelas de profármacos de vitamina E TPGS para la administración hidrofílica de fármacos con efectos neuroprotectores" . International Journal of Pharmaceutics . 438 ( 1–2 ): 98–106 . doi : 10.1016/j.ijpharm.2012.08.038 . PMID 22954445 . 
  6. 1 2 Chena Y, Lob C, Linc Y, Hsiuea G (2013). "Rapamicina encapsulada en micelas de doble respuesta para la terapia del cáncer". Biomaterials . 34 (4): 1115– 1127. doi : 10.1016/j.biomaterials.2012.10.034 . PMID 23146436 . 
  7. 1 2 3 4 5 6 7 Rezaei S, Nabid M, Niknejad H, Entezami A. Micelas unimoleculares multifuncionales y termosensibles para la administración dirigida a tumores y la liberación específica de fármacos anticancerígenos. Polymer. 2012;53(16):3485-3497.
  8. 1 2 3 4 5 6 7 8 Wu H, Zhua L, Torchilin V (2013). "Micelas de copolímero de poli(histidina)-PEG/DSPE-PEG sensibles al pH para la administración de fármacos citosólicos" . Biomaterials . 34 ( 4): 1213– 1222. doi : 10.1016/j.biomaterials.2012.08.072 . PMC 3587181. PMID 23102622 .  
  9. 1 2 Moom A, Jonas A, Losic D. Un sistema de administración de múltiples fármacos con liberación secuencial mediante matrices de nanotubos de dióxido de titanio. ChemComm. 2012;48:3348-3350.
  10. ↑ Wang J, Fang X, Liang W (2012). "Las micelas de fosfolípidos pegilados inducen apoptosis dependiente del retículo endoplasmático en células cancerosas, pero no en células normales". ACS Nano . 6 (6): 5018– 5030. Bibcode : 2012ACSNa...6.5018W . doi : 10.1021/nn300571c . PMID 22578158 . 
  11. ↑ Elzoghby A, Samy W, Elgindy N (2012). "Nanotransportadores basados ​​en proteínas como sistemas prometedores de administración de fármacos y genes". Journal of Controlled Release . 161 (1): 38– 49. doi : 10.1016/j.jconrel.2012.04.036 . PMID 22564368 . 
  12. 1 2 3 4 5 6 Cajota S, Van Butselea S, Paillardb A, Passiranib C, Garcionb E, Benoitb J, Varshneyc S, Jérômea C. Nanoportadores inteligentes para la focalización y liberación de fármacos hidrofóbicos activadas por pH. Acta Biomaterialia. 2012;8(12):4215–4223.
  13. ↑ Sarisozen C, Vural I, Levchenko T, Hincal A, Torchilin V. Las micelas basadas en PEG-PE cargadas con paclitaxel y ciclosporina A, o cargadas con paclitaxel y dirigidas mediante anticuerpos anticancerígenos, superan la resistencia a los fármacos en las células cancerosas. Drug Delivery. 2012;19(4):169-176.
  14. ↑ Viricel W, Mbarek A, Leblond J (2015). "Lípidos conmutables: cambio conformacional para una rápida liberación citoplasmática activada por pH" (PDF) . Angewandte Chemie International Edition . 54 (43): 12743– 12747. Bibcode : 2015ACIE...5412743V . doi : 10.1002/anie.201504661 . PMID 26189870 . 
  15. ↑ Taléns-Visconti R, Díez-Sales O, de Julián-Ortiz JV, Nácher A (abril de 2022). " Nanoliposomas en la terapia del cáncer: productos comercializados y ensayos clínicos actuales" . Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 23 (8): 4249. doi : 10.3390/ijms23084249 . PMC 9030431. PMID 35457065 .  
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