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Nano Moldeo Rápido
En la actualidad, se ha utilizado un método muy versátil para fabricar nanopartículas a fin de fabricar partículas multipropósito para el tratamiento del cáncer. Según Joseph DeSimone, profesor de química e ingeniería química en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y la Universidad Estatal de Carolina del Norte, quien presentó el trabajo en la conferencia de la Sociedad Química Estadounidense esta semana en Atlanta, el nuevo método de síntesis tiene aplicaciones potenciales en las pilas de combustible. , microfluidos y vacunas.
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El proceso tiene la capacidad de crear nanopartículas de casi cualquier forma o composición química. Es muy, muy prometedor, dice Shelton Earp, director del Centro Integral de Cáncer Lineberger de la UNC. Los expertos del centro oncológico están comenzando a realizar pruebas en animales vivos de nanopartículas que se fabricaron con el método. Las partículas están diseñadas para salir del torrente sanguíneo y administrar tanto los fármacos como los agentes de diagnóstico por imágenes directamente a las células cancerosas, sin afectar a las células sanas. Dicha administración dirigida podría mejorar significativamente tanto la seguridad como la eficacia de los medicamentos contra el cáncer. Earp dice que dentro de un año, estudios separados mostrarán si las partículas hechas de esta manera pueden combatir de manera segura y efectiva el cáncer de piel y de mama en ratones.
Los investigadores dirigidos por DeSimone crearon las nanopartículas a partir de un polímero y un fármaco contra el cáncer como la doxorrubicina, formando partículas de 200 nanómetros, aproximadamente del tamaño de algunos virus. Luego, unieron anticuerpos monoclonales que se unen a proteínas predominantes en las células cancerosas, lo que permite la administración de fármacos dirigida. Los agentes de formación de imágenes también se pueden unir al exterior de la partícula, lo que potencialmente permite a los médicos controlar hacia dónde se dirige el medicamento. El polímero, que es el mismo material que se usa en las suturas bioabsorbibles, eventualmente debería descomponerse y abandonar el cuerpo.
Varios otros grupos de investigación están desarrollando y probando nanopartículas para la administración de fármacos. Lo que distingue a este esfuerzo es el método de moldeo versátil utilizado para hacer las partículas, que Robert Langer, profesor de ingeniería química en el MIT, dice que es bastante impresionante. El método permite a los investigadores crear formas muy pequeñas y controladas con precisión a partir de materiales orgánicos, incluidos los que se sabe que son seguros para el cuerpo.
Al igual que con cualquier proceso de moldeo, el método de DeSimone comienza con una forma original, llamada maestra, que alguien quiere copiar. A continuación, se forma un material alrededor de esta forma, que se convierte en el molde. Se quita el patrón y se introduce otro material, que es formado por el molde en una réplica de la forma original. En el corazón de este nuevo método nano se encuentra un material para hacer moldes llamado perfluoropoliéter (PFPE), que comienza como un líquido con la extraordinaria capacidad de deslizarse en cada rincón del maestro sin pegarse a él. Luego, los investigadores convierten el polímero en un sólido flexible exponiéndolo a la luz y eliminan el patrón, un paso fácil porque el molde no se adhiere al original y es flexible.
Los investigadores han utilizado nanotubos y partículas de virus como maestros, por ejemplo, y han hecho copias de ellos con una resolución de hasta medio nanómetro. Para las partículas de administración de fármacos, hicieron el maestro con silicio, utilizando técnicas de litografía, haciendo una serie de formas de disco en una oblea. Luego vertieron PFPE sobre los discos y los curaron para formar un molde. Para hacer réplicas de los discos, presionaron el molde en otro líquido vertido sobre una superficie plana. Este líquido llenó el molde y luego se curó para formar réplicas sólidas de los discos originales. El uso de la litografía brinda control sobre el tamaño y la forma, dice DeSimone, con la precisión y uniformidad de la industria electrónica.
Larken Euliss, un químico de la UNC que trabaja con DeSimone, dice que investigaciones recientes muestran que las diferencias en tamaño y forma son importantes cuando se trata de administrar medicamentos a las células de manera efectiva. Sus métodos podrían conducir a estructuras de administración de fármacos más eficaces, que ahora tienden a ser esféricas. Una partícula con forma de cigarro, por ejemplo, podría ser lo suficientemente delgada como para escapar a través de la pared de un vaso sanguíneo y llegar a un tumor, y su forma larga permitiría al investigador cargar más carga de medicamentos.
Las partículas de administración de fármacos son solo una aplicación. Zhilian Zhou, un investigador que trabaja con DeSimone, ha desarrollado una celda de combustible con un rendimiento significativamente mayor que las actuales, en parte, utilizando el método de moldeo para modelar una membrana clave.
En última instancia, a DeSimone le gustaría aprovechar la capacidad del método de síntesis para formar copias de virus para producir vacunas de emergencia. Ya ha podido hacer copias de virus, pero estas copias no tienen la misma composición química que los virus, por lo que no se vincularán a las células como sí lo hacen los virus. Sin embargo, DeSimone dice que debería ser posible incorporar moléculas activas en el proceso de moldeo y, por lo tanto, crear virus artificiales que puedan unirse a las células y evitar que los virus reales lo hagan. Y dado que las copias del virus no tienen ADN, no serían peligrosas, dice.