Nano-contenidors intel·ligents de sílice per a l’alliberament de fàrmacs amb aplicacions en tractaments del càncer han estat desenvolupats per investigadors del Grup d’Enginyeria de Materials d’IQS. Aquests ‘nano-robots de sorra’ fan viable la combinació de la quimioteràpia i la teràpia fotodinàmica per malaltia aquests tractaments.
Representació del MSN sota un estímul de pH i observació de l’alliberament dels fàrmacs per microscòpia confocal
Les nanopartícules mesoporoses de sílice (MSN) són materials porosos que poden emmagatzemar i alliberar fàrmacs de forma controlada. Aquests sistemes són molt prometedors per a la seva utilització com a nanoportadors de fàrmacs donada la seva gran biocompatibilitat, elevada capacitat de càrrega i facilitat per ser modificades químicament.
Els MSN – “nano-robots de sorra” – són especialment interessants en els tractaments de quimioteràpia del càncer perquè permeten encapsular fàrmacs de baixa solubilitat en sang, reduint els efectes secundaris del propi tractament, entre d’altres avantatges. Així per exemple, fàrmacs com la Camptotecina (CPT) o el cis-platí han estat carregats en aquests MSN i alliberats selectivament dins de les cèl·lules tumorals.
Nanopartícules de sílice amb “radial capping”
En aquest context, el Dr. Gabriel Martínez Edo va defensar la seva tesi doctoral “Nanopartícules mesoporoses de sílice radialment obstruïdes per a alliberaments múltiples de fàrmacs”, realitzada sota la direcció del Dr. David Sánchez García del Grup d’Enginyeria de Materials (GEMAT) d’IQS School of Engineering. L’objectiu del seu treball ha estat desenvolupar uns ‘MSN intel·ligents’ per a tractaments contra el càncer, capaces de preservar i alliberar combinacions de fàrmacs amb una gran selectivitat vers les cèl·lules tumorals. A diferencia de sistemes existents, aquestes nanopartícules són fàcils de preparar i d’optimitzar gràcies a la seva tecnologia de “radial capping”.
En la seva recerca, el Dr. Martinez ha desenvolupat uns nanocontenidors capaços d’alliberar selectivament fins a tres fàrmacs aprofitant l’acidesa intrínseca dels tumors. Aquestes MSN tenen els seus porus bloquejats amb vàlvules sensibles al pH, instal·lades radialment a l’entrada dels mateixos, la qual cosa facilita enormement la seva preparació i modificació. Concretament, estan constituïdes per cadenes de polietilenglicol unides a la nanopartícula amb elements sensibles al pH (grups hidrazona) i que a més estan substituïdes per l’altre extrem amb un fàrmac (Doxorubicina (DOX)). D’aquesta manera, un dels fàrmacs actua d’element de bloqueig del contingut dels porus de les nanopartícules. En aquest treball s’ha estudiat la combinació de Camptotecina (CPT) i Topotecan (TPT) amb DOX, determinant que l’alliberament combinat d’aquests fàrmacs esdevé amb una notable activitat sinèrgica antitumoral i l’administració combinada produeix major efecte que si es fes de forma seqüencial.
En la mateixa línia, en aquesta Tesi s’ha sintetitzat un profàrmac de la CPT, amb l’objectiu d’augmentar la seva càrrega en el MSN i millorar el seu efecte sinèrgic amb la DOX. Emprant aquesta estratègia, s’ha aconseguit augmentar la càrrega de CPT dins del MSN en un 30%. Així mateix, aquest sistema s’ha modificat químicament per fer-lo selectiu vers les cèl·lules de càncer de fetge (HepG2).
Assaig de teràpies combinades
Finalment, i amb l’objectiu de superar l’efecte de resistència dels tumors a múltiples fàrmacs – un problema que es presenta freqüentment en aquests tractaments – , es va preparar i avaluar un sistema d’administració triple de medicaments, emprant la combinació d’agents quimioterapèutics (CPT-DOX) amb un agent fototerapèutic (Ftalocianina – Pc). Els experiments d’internalització cel·lular i citotoxicitat realitzats han demostrat l’eficàcia in vitro del nanocontenidor i l’existència d’un clar efecte sinèrgic entre els fàrmacs. Aquesta part de la recerca s’ha fet en col·laboració amb el Prof. Tomás Torres de la Universidad Autònoma de Madrid (UAM) i el Prof. Dennis Ng de The Chinese University of Hong Kong.
Aquesta tesi ha estat finançada a través del programa de Beques IQS per a la realització de tesis doctorals.
