Diseñan nanotubos de carbono para transportar fármacos a las células

Un equipo internacional de investigadores ha conseguido desarrollar nanotubos de carbono para introducir fármacos en células humanas.

Este método se está desarrollando con el propósito de llevar fármacos allí donde se necesiten de forma más efectiva, ya que así, se aumentaría su seguridad y su eficacia terapéutica, tanto para los que ya están comercializados como para aquellos que se encuentran aún evaluándose en modelos animales y ensayos clínicos. Los nanotubos de carbono actúan como facilitadores del transporte directo de fármacos desde los liposomas hasta las células. El resultado de las pruebas determinó que las células cancerosas fueron destruidas en un 90% gracias al uso de este sistema de transporte, además, los liposomas con nanotubos de carbono eran inofensivos para las células si no contenían doxorrubicina, es decir, las células sanas.

El mayor de los retos a los que se enfrentan los científicos al crear fármacos es que logren llegar de manera eficiente a los tejidos donde se necesita que actúen. Los fármacos experimentales pueden degradarse rápidamente durante su recorrido dentro del cuerpo y no ejercer el efecto deseado o por el contrario, pueden ser poco solubles y volverse tóxicos para el organismo. Otro de los efectos también puede ser que no sean capaces de entrar en la célula diana.

Al hablar de tratamientos contra el cáncer, hablamos de desafíos mucho más grandes ya que estos tratamientos no solo destruyen las células cancerígenas sino que también le hacen daño a diferentes tipos de células sanas.

Un equipo internacional de investigadores ha conseguido desarrollar nanotubos de carbono que presentan una habilidad especial para introducir fármacos en células humanas. Este método se está desarrollando con el propósito de llevar fármacos allí donde se necesiten de forma más efectiva, ya que así se aumentaría su seguridad y su eficacia terapéutica, tanto para los que ya están comercializados como para aquellos que se encuentran aún evaluándose en modelos animales y ensayos clínicos. Las propiedades de estas moléculas nanométricas se explican con detalle en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Unos nanotubos de carbono que habían sido desarrollados para facilitar el transporte de protones fueron modificados por este grupo de investigadores con el objetivo de que ayudaran a introducir fármacos de utilidad médica en el interior de células humanas.

Es decir, insertaron estas moléculas sintéticas alargadas, llamadas «porinas de nanotubos de carbono», en las membranas de unas estructuras esféricas llamadas liposomas. Los liposomas son vesículas que ya se emplean como vehículos de transporte que circulan por la sangre para múltiples tratamientos médicos (antibióticos, antitumorales, antiinflamatorios, vacunas, corticosteroides...), pues mejoran la penetración en los tejidos o el reparto dirigido a ciertas células. Sin embargo, los liposomas pueden presentar la desventaja de que disminuyan la eficiencia del transporte, hasta el punto de que no llegue nada o casi nada del fármaco al interior de las células de interés. Con frecuencia la membrana celular supone una barrera que dificulta la entrada de determinados compuestos.

El uso de estos nanotubos de carbono desarrollados por los investigadores, son de 0,8 nanómetros de diámetro, y consiguen solventar la limitada capacidad que tienen los liposomas para liberar su contenido en las células. Cuando se incorporan dímeros de estos nanotubos a las membranas de dichas vesículas, estos se acoplan a las membranas de las células y consiguen que las membranas de los liposomas y de las células se fusionan liberando el contenido de estas al interior.

Los nanotubos de carbono actúan como facilitadores del transporte directo de fármacos desde los liposomas hasta las células. Con este método novedoso se espera administrar fármacos directamente al interior de las células y se podría tener con esto el potencial suficiente para superar múltiples limitaciones en el transporte de compuestos con fines terapéuticos.

Por medio de simulaciones informáticas realizadas para averiguar cómo funcionaban dichos nanotubos los investigadores descubrieron que la clave estaba en su habilidad para acercar poco a poco las membranas de los liposomas y de las células hasta que estas se fusionan y el contenido de los liposomas entra directamente en el interior de las células.

Siguiendo en esta línea de investigación, los científicos evaluaron la capacidad que tenían los nanotubos de carbono para que los liposomas liberasen un antitumoral ampliamente usado en medicina en dos tipos de células tumorales humanas, cáncer de mama y de neuroblastoma-glioma.

El resultado determinó que las células cancerosas fueron destruidas en un 90% gracias al uso de este sistema de transporte, es decir, los nanotubos facilitaron la entrada directa de doxorrubicina en las células, lo que incrementó su efecto antitumoral. Además, los liposomas con nanotubos de carbono eran inofensivos para las células si no contenían doxorrubicina, es decir, las células sanas.

Esta investigación va más allá y su siguiente paso es evaluar la eficacia de los nanotubos de carbono con otros compuestos terapéuticos o vacunas de ADN y ARN con problemas para llegar a las células donde se requiere su efecto, tanto in vitro como en modelos animales.

En la actualidad no existen vehículos adecuados para un transporte directo y eficiente de fármacos al interior de las células y las moléculas desarrolladas por los investigadores podrían mejorar su perfil terapéutico.

Uno de los pasos importantes a seguir es evaluar si el uso de nanotubos de carbono ofrecen algún problema de seguridad a largo plazo en diversos organismos y si se eliminan correctamente, evitando su bioacumulación ya que hasta ahora, estas moléculas no se han usado en humanos.

Los autores indican que estudios recientes han comprobado que los nanotubos de carbono de pequeño diámetro se eliminan bien a través de la orina tanto en ratones como en primates no humanos, un dato positivo de cara al desarrollo clínico de esta estrategia terapéutica.

Referente:

Nga T. Ho et al. Membrane fusion and drug delivery with carbon nanotube porins. Proceedings of the National Academy of Sciences 2021. https://doi.org/10.1073/pnas.2016974118

 

 

 

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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