Unos nano-contenedores inteligentes de sílice para liberar fármacos con aplicaciones en tratamientos del cáncer han sido desarrollados por investigadores del grupo GEMAT de IQS. Estos ‘nano-robots de arena’ hacen viable la combinación de la quimioterapia y la terapia fotodinámica para estos tratamientos.
Representación del MSN bajo un estímulo de pH y observación de la liberación de los fármacos por microscopia confocal
Las nanopartículas mesoporosas de sílice (MSN) son materiales porosos que pueden almacenar y liberar fármacos de forma controlada. Estos sistemas son muy prometedores para su utilización como nanoportadores de fármacos, dada su gran biocompatibilidad, su elevada carga y su facilidad para ser modificados químicamente.
Los MSM – “nano-robots de arena” – son especialmente interesantes en los tratamientos de quimioterapia del cáncer, dado que permiten encapsular fármacos de baja solubilidad en sangre, reduciendo los efectos secundarios del propio tratamiento, entre otras ventajas. Así por ejemplo, fármacos como la Camptotecina (CPT) o el cis-platimo han sido cargados en estos MSN y liberados selectivamente dentro de las células tumorales.
Nanopartículas de sílice con “radial capping”
En este contexto, el Dr. Gabriel Martínez Edo defendió su tesis doctoral “Nanopartículas mesoporosas de sílice radialmente obstruidas para liberaciones múltiples de fármacos”, realizada bajo la dirección del Dr. David Sánchez Garcia del Grupo de Ingeniería de Materiales (GEMAT) de IQS School of Engineering. El objetivo de este trabajo ha sido desarrollar unos MSN inteligentes para tratamientos contra el cáncer, que sean capaces de preservar y liberar combinaciones de fármacos con una gran versatilidad hacia las células tumorales. A diferencia de otros sistemas existentes, estas nanopartículas son fáciles de preparar y de optimizar gracias a su tecnología “radial capping”.
En el curso de su investigación, el Dr. Martínez ha desarrollado unos nanocontenedores capaces de liberar selectivamente hasta tres fármacos, aprovechando la acidez intrínseca de los tumores. Estas MSN tienen sus poros bloqueados con válvulas sensibles al pH, instaladas radialmente en la entrada de los mismos, lo que facilita enormemente su preparación y modificación. Concretamente, están constituidas por cadenas de polietilenglicol unidas a la nanopartícula con elementos sensibles al pH (grupos hidrazona) y que, además, están sustituidas en el otro extremo por un fármaco concreto (Doxorubicina (DOX)). De esta forma, uno de los fármacos actúa como elemento de bloqueo del contenido de los poros de las MSN. En este trabajo en concreto se ha estudiado la combinación de Camptotecina (CPT) y Topotecan (TPT) con DOX, determinando que la liberación combinada de estos fármacos ocurre con una notable actividad sinérgica antitumoral y su administración combinada produce un efecto mayor que si se hiciese de forma secuencial.
Con el objetivo de aumentar la carga de CPT en la MSN y mejorar su efecto sinérgico con la DOX, en esta tesis se ha sintetizado también un profármaco de la CPT. Empleando esta estrategia, se ha conseguido aumentar las carga de CPT dentro del MSN en un 30%. Así mismo, este sistema ha sido modificado químicamente para hacerlo selectivo hacia las células de cáncer de hígado (HepG2).
Ensayos de terapias combinadas
Finalmente, y con el objetivo de superar el efecto de resistencia de los tumores a múltiples fármacos – problema que se presenta frecuentemente en estos tratamientos –, se preparó y evaluó un sistema de administración triple de medicamentos, empleando la combinación de agentes quimioterapeúticos (CPT-DOX) con un agente fototerapéutico (Ftalocianina – Pc). Las pruebas de internalización celular y citotoxicidad realizadas han mostrado la eficacia in vitro del nanocontenedor y la clara existencia de un efecto sinérgico entre los fármacos. Esta parte de la investigación se ha llevado a cabo en colaboración con el Prof. Tomás Torres de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Prof. Dennis Ng de The Chinese Univeristy of Hong Kong.
Esta tesis ha sido financiada a través del programa de Becas IQS para la realización de tesis doctorales.
