Nanopartícula disfrazada de glóbulo que combate la infección bacteriana

Una nanopartícula envuelta en una membrana de glóbulos rojos puede eliminar toxinas del cuerpo y podría usarse para combatir infecciones bacterianas, según una investigación publicada hoy en Nanotecnología de la naturaleza .

Disfraz inteligente: Esta imagen de microscopio electrónico de transmisión muestra un núcleo de nanopartículas poliméricas envuelto en una membrana de glóbulos rojos real.

Los resultados demuestran que las nanopartículas podrían usarse para neutralizar las toxinas producidas por muchas bacterias, incluidas algunas que son resistentes a los antibióticos, y podrían contrarrestar la toxicidad del veneno de un ataque de serpiente o escorpión, dice Liangfang Zhang , profesor de nanoingeniería en la Universidad de California, San Diego. Zhang dirigió la investigación.

Las nanoesponjas actúan apuntando a las llamadas toxinas formadoras de poros, que matan las células haciéndoles agujeros. Una de las clases más comunes de toxinas proteicas en la naturaleza, las toxinas formadoras de poros son secretadas por muchos tipos de bacterias, incluidas Staphylococcus aureus , de las cuales las cepas resistentes a los antibióticos, llamadas MRSA, son endémicas en los hospitales de todo el mundo y causan decenas de miles de muertes al año. También están presentes en muchos tipos de veneno animal.

Existe una variedad de terapias existentes diseñadas para atacar la estructura molecular de las toxinas formadoras de poros y deshabilitar sus funciones de destrucción de células. Pero deben personalizarse para diferentes enfermedades y afecciones, y hay más de 80 familias de estas proteínas dañinas, cada una con una estructura diferente. Usando la nueva terapia de nanoesponjas, dice Zhang, podemos neutralizar cada uno, independientemente de su estructura molecular.

Es una envoltura: Esta ilustración muestra cómo el núcleo de polímero sólido de la nanoesponja (verde) está rodeado por una membrana de glóbulos rojos (rojo). Las estructuras azules representan las toxinas absorbidas.

Zhang y sus colegas envolvieron membranas de glóbulos rojos reales alrededor de nanopartículas poliméricas biocompatibles. Un solo glóbulo rojo suministra suficiente material de membrana para producir más de 3000 nanoesponjas, cada una de alrededor de 85 nanómetros (un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro) de diámetro. Dado que los glóbulos rojos son el objetivo principal de las toxinas formadoras de poros, las nanoesponjas actúan como señuelos una vez en el torrente sanguíneo, absorbiendo las proteínas dañinas y neutralizando su toxicidad. Y debido a que son tan pequeñas, las nanoesponjas superarán ampliamente en número a los glóbulos rojos reales en el sistema, dice Zhang. Esto significa que tienen una probabilidad mucho mayor de interactuar y absorber toxinas y, por lo tanto, pueden desviar las toxinas de sus objetivos naturales.

En pruebas con animales, los investigadores demostraron que la nueva terapia aumentó en gran medida la tasa de supervivencia de los ratones que recibieron una dosis letal de una de las toxinas formadoras de poros más potentes. Las biopsias de hígado varios días después de la inyección no revelaron daños, lo que indica que las nanoesponjas, junto con las toxinas secuestradas, se digirieron de manera segura después de acumularse en el hígado.

Si el medicamento puede lograr la aprobación regulatoria, dice Zhang, la aplicación principal sería el tratamiento de infecciones bacterianas, especialmente aquellas que involucran bacterias resistentes a los antibióticos. Neutralizar las toxinas producidas por bacterias no solo protege al cuerpo, sino que también puede debilitar las bacterias contra el sistema inmunológico, ya que las bacterias ya no pueden depender de las toxinas para su protección, dice Zhang. Esta es una de las ideas detrás de un enfoque relativamente nuevo para el tratamiento de infecciones bacterianas resistentes a los antibióticos, llamado terapia anti-virulencia .

Zhang dice que su grupo espera realizar pronto ensayos clínicos de la terapia con nanoesponjas y es optimista sobre sus perspectivas. El polímero que forma su núcleo ya está aprobado por la FDA, y la membrana de los glóbulos rojos es segura ya que se extrae del cuerpo, dice. En comparación con otros tipos de medicamentos, dice Zhang, visualizo muchos menos obstáculos para los ensayos clínicos y la aprobación.

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