El uso de nanopartículas poliméricas se ha postulado como una alternativa prometedora que permite la liberación controlada de principios activos lábiles, en el tiempo y en el espacio, hecho que supone ventajas terapéuticas significativas respecto a la medicina actual. Este hecho resulta de gran interés para patologías en las que las condiciones de administración son complejas, como son las enfermedades cardiovasculares, donde los elevados flujos de sangre dificultan la liberación de moléculas terapéuticas en el tejido de los vasos.
El Dr. Carles Bofill Bonet defendió su tesis doctoral en IQS, en la que ha desarrollado nuevos sistemas para la liberación local de agentes terapéuticos en el tratamiento del aneurisma aórtico abdominal, demostrando su efectividad.
Este es el caso de los aneurismas de la aorta abdominal (AAA) que se producen por un debilitamiento e inflamación de la parte inferior de la aorta, como consecuencia de la sobreexpresión de metaloproteinasas de tipo 2 (MMP2) en la matriz extracelular de la pared aórtica. El tratamiento de estos aneurismas se hace actualmente de forma farmacológica, o por reparación endovascular quirúrgica, pero ambas opciones presentan diversas complicaciones.
El Dr. Carles Bofill Bonet llevó a cabo su tesis doctoral en IQS, en la que ha buscado nuevas estrategias para el tratamiento de los AAA, mediante nuevos sistemas de liberación de moléculas terapéuticas. Bajo el título Design of a local delivery system for the treatment of abdominal aortic aneurism, la tesis ha sido dirigida por la Dra. Cristina Fornaguera Puigvert y el Dr. Salvador Borrós Gómez, profesores investigadores del Grupo de Ingeniería de Materiales – GEMAT de IQS SChool of Engineering, expertos en el desarrollo de nuevos sistemas de liberación de fármacos y terapias basada en ARNm.
La investigación se ha realizado en colaboración con la empresa Aortyx, dentro del proyecto para conseguir un nuevo dispositivo médico endovascular mediante su sistema de tratamiento de enfermedades aórticas.
Dos terapias para el tratamiento del aneurisma aórtico abdominal
El objetivo principal de esta tesis ha sido mitigar las metaloproteinasas de tipo 2 – MMP2, que degradan la matriz extracelular de la pared de la aorta y se encuentran sobrexpresadas en los aneurismas de aorta abdominal. Para conseguirlo, el Dr. Bofill desarrollo dos estrategias innovadoras basadas en el uso de nanopartículas poliméricas: una para la realización de terapia farmacológica y otra para una terapia basada en ARNm.
En lo referente a la terapia farmacológica, se han formulado nanopartículas poliméricas encapsulando un nuevo candidato reposicionado para esta patología, la Doxiciclina, desde la modificación química del ácido poli (láctico-co-glicólico) con péptidos capaces de internalizar dentro de las células y mediante nuevos métodos desarrollados basados en emulsiones dobles. Las nanopartículas confieren una protección del fármaco frente a su degradación espontánea, reduciendo la generación de productos de degradación sin actividad farmacológica. Los resultados obtenidos han permitido conseguir elevadas eficiencias de encapsulación, biocompatibilidad y alta efectividad frente las MMP2.
Como prueba de concepto, las nanopartículas obtenidas fueron testadas por adhesión en las microfibras de poli-caprolactona del AX-GEN-01, el dispositivo médico biodegradable diseñado por Aortyx, y que potencian la regeneración del tejido de la aorta. El sistema obtenido permitió una liberación local y sostenida de las nanopartículas cargadas con Doxiciclina, capaz de reducir la concentración de las MMP2 y revertir la condición patológica.
Referente a la terapia basada en ARNm, segunda parte de la tesis, el Dr. Bofill ha demostrado la modulación de las proteínas alteradas en el aneurisma de aorta abdominal, administrando ARNm que codifica TIMP-3, uno de los principales inhibidores de las MMP2. Así mismo, también se ha realizado terapia combinada con microARN-21para promover la migración celular en el dispositivo médico y favorecer la regeneracion del tejido dañado de la aorta, reduciendo la proteína PTEN. La administración de ambos materiales genéticos, mediante el uso de nanopartículas de poli-(beta-aminoester), modificado con péptidos catiónicos que potencian la transfección, ha demostrado un aumento de los niveles de TIMP-3 mediante la utilización de ARNm y una reducción de PTEN con la administración de microARN-21.
En su tesis, el Dr. Bofill ha demostrado la efectividad de las dos estrategias desarrolladas para tratar los aneurismas aórticos abdominales, mediante el uso de partículas poliméricas biodegradables que tiene capacidad de controlar la liberación de moléculas terapéuticas y de modular las proteínas alteradas en el aneurisma de aorta abdominal, pudiendo administrarse de forma local gracias al dispositivo médico AX-GEN-01 de la empresa Aortyx.
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Carles Bofill Bonet et al, Designing of an innovative poly(caprolactone) electrospun microfibers patch with integrated Doxycyclineloaded poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticles for abdominal aortic aneurysm local treatment. Annual meeting Controlled Release Society – CRS 2024, Bologna)
Esta tesis ha recibido ayuda dentro de la convocatoria Retos- Colaboración 2020 / RTC2019-007260, proyecto Dispositivo médico aneurisma. Este programa tiene como objetivo dar soporte a proyectos de desarrollo experimental de cooperación entre empresas y organismos de investigación, con la finalidad de promover el desarrollo de nuevas tecnologías, la aplicación empresarial de nuevas ideas y técnicas y contribuir a la creación de nuevos productos y servicios.
COLABORADORES
