Cada nanopartícula está compuesta de un núcleo de óxido de hierro (cuadrados rojos) rodeado de albúmina (en gris) y del medicamento (tPA, en verde) que debe liberar. Fuente: Laboratorio de Paolo Decuzzi.
La mayoría de los ataques cardíacos son provocados por un coágulo que bloquea una de las arterias coronarias, que son las que llevan sangre y oxígeno al corazón. Ahora, la nanotecnología -o manipulación de la materia a escala atómica, molecular y supramolecular- podría solucionar este problema.
Un equipo de investigadores del Houston Methodist Research Institute de EEUU asegura que, usando nanopartículas magnéticas rellenadas con medicamentos y bioquímicamente camufladas, han conseguido disolver coágulos sanguíneos a una velocidad entre 100 y 1.000 veces superior a otros métodos tradicionales.
Aunque el sistema, de momento, solo ha mostrado su eficacia en modelos de ratón, los científicos tienen ya previstos ensayos clínicos con humanos. Esperan que sus resultados supongan un gran paso en la prevención de accidentes cerebrovasculares, ataques cardíacos, embolias pulmonares y otras circunstancias extremas en las que los coágulos -si no son eliminados rápidamente - pueden causar graves daños en los tejidos, e incluso la muerte del paciente.
"Hemos diseñado unas nanopartículas que quedan atrapadas en el sitio del coágulo, lo que supone que puedan liberar en él, rápidamente, un medicamento anticoagulante comúnmente utilizado (el activador tisular del plasminógeno o tPA), allí donde más se necesita", explica Paolo Decuzzi, investigador principal del estudio, en un comunicado difundido por Eurekalert!
Dirigidas desde el exterior
Las nanopartículas empleadas, de óxido de hierro, fueron recubiertas con albúmina, una proteína que se encuentra de forma natural en la sangre.
La albúmina proporciona una especie de camuflaje, que permite a las nanopartículas alcanzar su objetivo (el coágulo de sangre), antes de que el sistema inmune del cuerpo las identifique como "invasores" y las ataque.
El óxido de hierro fue elegido para el núcleo de las nanopartículas con el fin de controlar estas usando campos magnéticos externos (a los que el óxido de hierro responde). Estos campos también se han usado para calentar el medicamento que las nanopartículas liberan, y acelerar así sus efectos sobre los coágulos.
Un equipo de investigadores del Houston Methodist Research Institute de EEUU asegura que, usando nanopartículas magnéticas rellenadas con medicamentos y bioquímicamente camufladas, han conseguido disolver coágulos sanguíneos a una velocidad entre 100 y 1.000 veces superior a otros métodos tradicionales.
Aunque el sistema, de momento, solo ha mostrado su eficacia en modelos de ratón, los científicos tienen ya previstos ensayos clínicos con humanos. Esperan que sus resultados supongan un gran paso en la prevención de accidentes cerebrovasculares, ataques cardíacos, embolias pulmonares y otras circunstancias extremas en las que los coágulos -si no son eliminados rápidamente - pueden causar graves daños en los tejidos, e incluso la muerte del paciente.
"Hemos diseñado unas nanopartículas que quedan atrapadas en el sitio del coágulo, lo que supone que puedan liberar en él, rápidamente, un medicamento anticoagulante comúnmente utilizado (el activador tisular del plasminógeno o tPA), allí donde más se necesita", explica Paolo Decuzzi, investigador principal del estudio, en un comunicado difundido por Eurekalert!
Dirigidas desde el exterior
Las nanopartículas empleadas, de óxido de hierro, fueron recubiertas con albúmina, una proteína que se encuentra de forma natural en la sangre.
La albúmina proporciona una especie de camuflaje, que permite a las nanopartículas alcanzar su objetivo (el coágulo de sangre), antes de que el sistema inmune del cuerpo las identifique como "invasores" y las ataque.
El óxido de hierro fue elegido para el núcleo de las nanopartículas con el fin de controlar estas usando campos magnéticos externos (a los que el óxido de hierro responde). Estos campos también se han usado para calentar el medicamento que las nanopartículas liberan, y acelerar así sus efectos sobre los coágulos.
Un anticoagulante que va directo al coágulo
Como se ha dicho, el medicamento anticoagulante que portan las nanopartículas es el tPA, una enzima que también se encuentra naturalmente en la sangre, en concentraciones bajas.
Tradicionalmente, a los pacientes con coágulos en las arterias se les inyecta un pequeño volumen de tPA concentrado. Con este método de suministro, una parte del medicamento logra alcanzar el coágulo, mientras otras partes pasan de largo o lo rodean, acabando en cualquier otro punto del sistema circulatorio.
El suministro localizado del tPA es importante, no solo para eliminar los coágulos con prontitud, sino porque hay pacientes que son propensos a las hemorragias, a los que puede dañar.
Por esta razón, "el tratamiento de coágulos es un grave problema en todos los hospitales", explican los investigadores. El hecho se agrava porque este fármaco se descompone rápidamente en la sangre, lo que supone que haya que usar más para conseguir una dosis clínica eficaz y eso, evidentemente, también aumenta el riesgo de hemorragia.
Experimentos y resultados
En las pruebas realizadas in vivo con ratones se ha demostrado, además de que las nanopartículas protegen al tPA de las defensas del organismo, dándole tiempo para realizar su labor, también permiten utilizar menos medicamento, lo que reduce las probabilidades de hemorragias.
Por otra parte, los experimentos constataron la eficiencia de la inyección de nanopartículas cargadas con tPA en el torrente sanguíneo. Usando microscopía óptica para seguir la disolución de los coágulos, los científicos comprobaron que estos fueron destruidos con este método aproximadamente 100 veces más rápido.
Por otra parte, aunque normalmente el tPA se inyecta a temperatura ambiente, estudios previos habían sugerido que es más eficaz a temperaturas más altas (40º C ). Los investigadores probaron este punto: expusieron las nanopartículas de óxido de hierro a campos magnéticos alternos, con los que produjeron un aumento de calor en ellas. La temperatura del tPA que contenían alcanzó así los 42ºC, lo que permitió aumentar en otras 10 veces (hasta1.000) la velocidad de disolución del coágulo.
El próximo paso será realizar nuevas pruebas en otros modelos animales y, finalmente, en humanos. Las nanopartículas han demostrado en otras ocasiones prometedoras posibilidades para la medicina. Por ejemplo, para el examen de pacientes con cáncer sin necesidad de usar radiación, la identificación de coágulos de sangre con escáner de rayos X o la neutralización de bacterias, sin necesidad de usar antibióticos.
Como se ha dicho, el medicamento anticoagulante que portan las nanopartículas es el tPA, una enzima que también se encuentra naturalmente en la sangre, en concentraciones bajas.
Tradicionalmente, a los pacientes con coágulos en las arterias se les inyecta un pequeño volumen de tPA concentrado. Con este método de suministro, una parte del medicamento logra alcanzar el coágulo, mientras otras partes pasan de largo o lo rodean, acabando en cualquier otro punto del sistema circulatorio.
El suministro localizado del tPA es importante, no solo para eliminar los coágulos con prontitud, sino porque hay pacientes que son propensos a las hemorragias, a los que puede dañar.
Por esta razón, "el tratamiento de coágulos es un grave problema en todos los hospitales", explican los investigadores. El hecho se agrava porque este fármaco se descompone rápidamente en la sangre, lo que supone que haya que usar más para conseguir una dosis clínica eficaz y eso, evidentemente, también aumenta el riesgo de hemorragia.
Experimentos y resultados
En las pruebas realizadas in vivo con ratones se ha demostrado, además de que las nanopartículas protegen al tPA de las defensas del organismo, dándole tiempo para realizar su labor, también permiten utilizar menos medicamento, lo que reduce las probabilidades de hemorragias.
Por otra parte, los experimentos constataron la eficiencia de la inyección de nanopartículas cargadas con tPA en el torrente sanguíneo. Usando microscopía óptica para seguir la disolución de los coágulos, los científicos comprobaron que estos fueron destruidos con este método aproximadamente 100 veces más rápido.
Por otra parte, aunque normalmente el tPA se inyecta a temperatura ambiente, estudios previos habían sugerido que es más eficaz a temperaturas más altas (40º C ). Los investigadores probaron este punto: expusieron las nanopartículas de óxido de hierro a campos magnéticos alternos, con los que produjeron un aumento de calor en ellas. La temperatura del tPA que contenían alcanzó así los 42ºC, lo que permitió aumentar en otras 10 veces (hasta1.000) la velocidad de disolución del coágulo.
El próximo paso será realizar nuevas pruebas en otros modelos animales y, finalmente, en humanos. Las nanopartículas han demostrado en otras ocasiones prometedoras posibilidades para la medicina. Por ejemplo, para el examen de pacientes con cáncer sin necesidad de usar radiación, la identificación de coágulos de sangre con escáner de rayos X o la neutralización de bacterias, sin necesidad de usar antibióticos.
Referencia bibliográfica:
Paolo Decuzzi, et al. TPA Immobilization on Iron Oxide Nanocubes and Localized Magnetic Hyperthermia Accelerate Blood Clot Lysis. Advanced Functional Materials (2015). DOI: 10.1002/adfm.201404354.
Paolo Decuzzi, et al. TPA Immobilization on Iron Oxide Nanocubes and Localized Magnetic Hyperthermia Accelerate Blood Clot Lysis. Advanced Functional Materials (2015). DOI: 10.1002/adfm.201404354.