La plata es un
agente antimicrobiano tópico usado para ayudar a la cicatrización de heridas, y
que se está investigando para tratar la dermatitis atópica. Hay muchos apósitos comerciales que
presumen de contener plata nanocristalina y, por ello, que tienen actividad
bactericida en un amplio espectro, pero actualmente se intuye que la plata es
esencial para el organismo Staphylococcus aureus, que sería el verdadero
responsable de la curación de la herida. Aunque también se están empezando a usar
nanopartículas de plata para tratar enfermedades del tracto gastrointestinal
con inflamación.
Las
nanopartículas de plata entrarían dentro de la clasificación de partículas
nanoscópicas inorgánicas, frente a otras formulaciones basadas en el carbono
(fullerenos y nanotubos de carbono), y los conjugados poliméricos, dendrímeros
y liposomas u otras composiciones lipídicas. Las nanopartículas inorgánicas más
habituales en nanomedicina son las de oro, plata, los óxidos de hierro, las
nanopartículas de sílice, y los quantum dots.
Los
nanocristales semiconductores conocidos como quantum dots (QD) son
nanopartículas fluorescentes, que ofrecen ventajas espectrofluorimétricas sobre
las tradicionales moléculas orgánicas. Los QD tienen características de
fluorescencia, 1020 veces más brillantes que las tintas orgánicas
convencionales y además tienen una mejor fotoestabilidad. Esto les convierte en
potenciales agentes de imagen en aplicaciones de diagnóstico basadas en
fluorescencia. La mayoría de los tipos de QD se preparan originalmente en
disolventes orgánicos; así que son insolubles en medios acuosos y por tanto en
medios biológicos. Se ha conseguido funcionalizar los QD con ligandos más
polares, pero que también reducen la fluorescencia y fotoestabilidad. Así que
se planteó como alternativa transportar el QD en el interior de liposomas.
Y ya existen
medicamentos comerciales de formulaciones liposómicas como el Doxil ® que
contiene doxorubicina que es un potente anticancerígeno. Después de localizar
el lugar del tumor a través del efecto EPR, la capa de fosfolípidos exteriores
liberan un agente anti-angiogénico, y la nanopartícula polimérica interior
libera un agente de quimioterapia en respuesta a la hipoxia local (escasez de oxígeno).
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Al final estos
nanotransportadores son materiales nanométricos (diámetro 1-100 nm) que pueden
llevar múltiples fármacos y/o agentes de imagen; y que se investigan para
aplicaciones como drug delivery, imagen, ablación fototérmica de tumores,
detección de apoptosis, etc.
Las
nanopartículas de oro se conjugan con proteínas y pueden ser reconocidas por
los receptores celulares, siendo una forma de cuantificar la endocitosis en
zonas tumorales (por el efecto EPR). Además hay algunas de estas que además
de acumularse en tumores, se pueden activar por medio de un láser NIR
(infrarrojo cercano) y así permiten la fotoablación del tejido tumoral sin dañar
apenas el tejido sano circundante.
Las
nanopartículas de óxido de hierro (SPIONs) están formados por un núcleo con
partículas magnéticas (suele ser magnetita, o Fe3O4)
recubierta con polímeros como el dextrano; y se emplean como agentes de imagen
en la resonancia magnética. Al igual que el oro, también se pueden usar para
ablación de tumores.
La introducción
de las nanopartículas en nanomedicina plantea varios retos: se sabe que la
toxicidad de los elementos o compuestos cambia con el tamaño y la forma; y más
o menos se cumple que las partículas más pequeñas suelen ser más bioactivas
pero también puede aumentar su toxicidad.
Las técnicas de
imagen clínica han avanzado dramáticamente con la introducción de las técnicas
SPECT/CT y PET. Los isótopos son importantes herramientas para diagnóstico y para monitorizar la terapia en enfermedades neurodegenerativas, inflamación y
cáncer. Con el desarrollo de la nanotecnología, se ha abierto un nuevo campo
que se conoce como “theranostics” o teranóstica y que consiste en fundir el
método de diagnóstico con el tratamiento administrando un único medicamento. El
campo “theranostic” está creciendo espectacularmente con el desarrollo de
sistemas de distribución como liposomas, micelas, dendrímeros, nanotubos de
carbono, que se pueden combinar con agentes de imagen (oro, plata, óxido de
hierro y quantum dots).
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Los liposomas
son, a día de hoy, la mejor forma establecida clínicamente de sistemas a escala
nanométrica que se han usado para distribuir fármacos citotóxicos y
antifúngicos, genes, vacunas, y también agentes de imagen.
Las vesículas liposoma consisten en bicapas lipídicas únicas o
múltiples concéntricas (llamadas lamelas) que encapsulan un compartimiento
acuoso. La biocompatibilidad, biodegradabilidad, toxicidad reducida, y la
capacidad de manipular su tamaño y superficie comprenden el perfil excepcional
que ofrecen los liposomas en comparación con otros sistemas de distribución.
Como inconvenientes, cabe señalar el alto coste de producción, oxidación rápida
de algunos fosfolípidos, y la falta de propiedades de liberación controlada de
los fármacos encapsulados.
Las vesículas
lipídicas bicapa se usaron primero como mímesis y modelo de membranas biológicas. La
demostración de sus propiedades de encapsulación, y la notable semejanza
estructural entre liposomas y membranas celulares en micrografías electrónicas,
llevan a la conclusión de que los lípidos forman parte de las barreras de
permeabilidad de membranas biológicas. La flexibilidad en la manipulación de
tamaño y de composición de las vesículas lipídicas ha permitido su uso como
modelo de membranas de plasma, y después como modelo de células vivas y para
entender muchos fenómenos fisiológicos, como la difusión a través de membranas
y las respuestas a varios agentes farmacológicos. Además, la posibilidad de
reconstruir proteínas en la membrana lipídica que han sido estudiadas para el
diseño de biosensores y así detectar y estudiar la interacción entre pequeñas
moléculas y ligandos con los receptores de membrana plasmática. Los liposomas
sirven como “contenedores químicos”: recipientes de reacción a nanoescala. Las
dimensiones ultra-pequeñas del volumen de reacción puede conducir a la mezcla
difusional rápida permitiendo el estudio de la cinética química rápida.
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Esta entrada participa en el XXV Carnaval de la Química alojado en el blog “ISQCH – Moléculas a reacción
Bibliografía
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