Microrrobots nadadores llevan fármacos hasta los tumores de pulmón metastásicos
Bioingenieros desarrollan unos robots microscópicos capaces de nadar a través de los pulmones para administrar medicamentos contra el cáncer directamente en los tumores metastásicos.
Por Maria Mocerino
Imagen coloreada tomada en un microscopio electrónico de barrido de un microrrobot hecho de una célula de alga (verde) cubierta con nanopartículas llenas de fármacos (naranja) y recubiertas con membranas de glóbulos rojos. Crédito: Zhengxing Li
Ingenieros de la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos) han desarrollado robots microscópicos, conocidos como microrrobots, capaces de nadar a través de los pulmones para administrar medicamentos contra el cáncer directamente en los tumores metastásicos.
Este enfoque terapéutico, que aparece publicado en Science Advances, se ha mostrado prometedor en ratones, donde inhibió el crecimiento y la propagación de tumores malignos que habían hecho metástasis en los pulmones, lo que aumentó las tasas de supervivencia de los roedores en comparación con los tratamientos de control.
Los microrrobots son una ingeniosa combinación de biología y nanotecnología. Son el resultado de una colaboración entre los laboratorios de Joseph Wang y Liangfang Zhang, ambos profesores del Departamento de Ingeniería Química y Nano de la Familia Aiiso Yufeng Li, en la Facultad de Ingeniería Jacobs de la Universidad de California en San Diego.
Nanopartículas cargadas de fármacos que viajan hasta el mismo tumor.
Para crear los microrrobots, los investigadores unieron químicamente nanopartículas llenas de fármacos a la superficie de las células de algas verdes. Las algas, que proporcionan a los microrrobots su movimiento, permiten que las nanopartículas naden eficientemente en los pulmones y entreguen su carga terapéutica a los tumores.
Las nanopartículas están hechas de diminutas esferas de polímero biodegradable, que se cargan con doxorrubicina —un antibiótico de la familia de las antraciclinas ampliamente utilizado en la quimioterapia del cáncer— y se recubren con membranas de glóbulos rojos. Este recubrimiento cumple una función crítica: protege las nanopartículas del sistema inmunológico, lo que les permite permanecer en los pulmones el tiempo suficiente para ejercer sus efectos antitumorales.
"Actúa como un camuflaje —dice el coautor del estudio, Zhengxing Li, nanoingeniero de los grupos de investigación de Wang y Zhang. Y añade:—Este recubrimiento hace que la nanopartícula parezca un glóbulo rojo del organismo, por lo que no desencadenará una respuesta inmunitaria".
Esta fórmula de algas portadoras de nanopartículas es segura, señalan los investigadores. Los materiales utilizados para fabricar las nanopartículas son biocompatibles, mientras que el alga verde empleada, la Chlamydomonas reinhardtii, está reconocida como segura para su uso por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos, la FDA.
Ejemplares del alga unicelular flagelada Chlamydomonas reinhardtii. Crédito: Dartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College
Este estudio se basa en trabajos anteriores de los equipos de Wang y Zhang que utilizaron microrrobots similares para tratar la neumonía mortal en ratones. "Fueron los primeros microrrobots que se probaron con seguridad en los pulmones de animales vivos", explica Wang.
En trabajos anteriores, los microrrobots combatieron la propagación de bacterias causantes de neumonía utilizando una combinación distinta de fármaco y membrana celular para las nanopartículas. Al modificar estos componentes, el equipo ha adaptado los microrrobots con el fin de combatir la propagación de células cancerosas en los pulmones. "Demostramos que se trata de una plataforma tecnológica capaz de administrar fármacos de forma activa y eficaz por todo el tejido pulmonar para combatir distintos tipos de enfermedades mortales en los pulmones", afirma Zhang.
Microrrobots que prolongan la vida de los ratones con cáncer.
En el estudio actual, un grupo de ratones con melanoma que habían hecho metástasis en los pulmones fue tratado con los microrrobots, que se administraron a los pulmones a través de un pequeño tubo insertado en la tráquea. Los ratones así intervenidos experimentaron una mediana de supervivencia de 37 días, una mejora con respecto a la mediana de supervivencia de 27 días observada en los ratones usados como control, así como en los ratones que recibieron el fármaco solo o nanopartículas rellenas de fármaco sin algas.
"El movimiento activo de natación de los microrrobots mejoró significativamente la distribución del fármaco en el tejido pulmonar profundo y prolongó el tiempo de retención —afirma Li. Y continúa—: Esta distribución mejorada y el tiempo de retención prolongado nos permitieron bajar la dosis de fármaco requerida, lo que redujo potencialmente los efectos secundarios y mantuvo al mismo tiempo una alta tasa de supervivencia".
De cara al futuro, el equipo está trabajando para aplicar este tratamiento con microrrobot a ensayos con animales de mayor tamaño, un paso previo a los ensayos clínicos en seres humanos. ◾️
Información facilitada por la Universidad de California en San Diego --Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Fangyu Zhang et al. Biohybrid microrobots locally and actively deliver drug-loaded nanoparticles to inhibit the progression of lung metastasis. Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adn6157
