Unos investigadores en Inglaterra y Alemania acaban de crear unas microcápsulas de polímero pigmentado con oro que liberan los componentes dentro de las células mediante su ruptura al ser expuestos a luz ultravioleta. Las cápsulas podrían ser útiles para que los investigadores estudien el efecto de los fármacos en las células, y en un futuro podrían quizás servir como herramienta clínica para la administración de medicamentos.
“Puedes mantener las cápsulas dentro del cuerpo durante un tiempo, y después enciendes la luz para liberarlas,” afirma Gleb Sukhorukov, profesor de biomateriales en la Universidad Queen Mary de Londres e investigador del proyecto.
Sukhorukov afirma que las cápsulas podrían utilizarse para administrar fármacos allí donde se lleva a cabo una cirugía unas cuantas semanas después de la operación, sin tener que volver a abrir al paciente. También podrían resultar útiles para la terapia de genes, aunque aún es preciso desarrollar un método para poder dirigir las cápsulas a las células adecuadas.
Para crear las cápsula, se colocan unas capas de silicio alrededor de unas diminutas partículas de sílice. Durante este proceso se añaden nanopartículas de oro a las paredes de la cápsula, y después las partículas de sílice se disuelven en ácido, lo que hace que se consigan cápsulas huecas. Sukhorukov afirma que las cápsulas se pueden producir entre 200 nanómetros y 10 micrones de grande. Una vez que han sido producidas, se calientan en una solución que contenga el compuesto que debe ser administrado a las células. Las cápsulas se encogen a medida que son calentadas, atrapando parte del compuesto dentro de ellas. Durante los experimentos, los investigadores pusieron péptidos dentro de las cápsulas, aunque en el futuro esperan utilizar fármacos.
Las capsulas se insertaron en células vivas mediante el uso de la electroporación, una técnica por la que se aplica un pulso de electricidad a la célula para hacer que sea temporalmente permeable. Una vez implantadas en las células, las cápsulas protegen la sustancia interior para que no sea metabolizada. No obstante cuando se expone a luz ultravioleta, las nanopartículas de oro en las paredes de la cápsula se calientan, haciendo que el fármaco se libere.
Sin embargo, hacer que los péptidos entren en las células sólo fue el primer paso. Sebastian Springer, profesor de bioquímica y biología celular en la Jacobs University Bremen de Alemania, y que también trabajó en el proyecto, afirma que el equipo quería probar que los péptidos interactuasen de manera correcta con la célula. “Decidimos que queríamos ver si el péptido era detectado por el sistema inmune y tratado como un péptido intracelular normal que resultase natural para la célula,” señala Springer. De hecho, los péptidos se movieron, como era de esperar, desde un compartimento en la célula conocido como retículo endoplasmático hasta superficie de la célula.
Un estudio publicado en el número de octubre de la revista Small explica los detalles de la investigación, que fue llevada a cabo junto a otros investigadores de la Jacobs University Bremen y el Instituto Max Planck de Colloids, también en Alemania.
El químico orgánico Jean Fréchet y sus colegas en la Universidad de Califo ia, Berkeley, han creado unas cápsulas que utilizan un método similar—el empleo de nanotubos de carbono que se calientan al ser expuestos a la luz del láser.
Las nanopartículas de oro también se han usado con anterioridad, notablemente por Naomi Halas, profesora de química y directora del Laboratorio de Nanofotónica en la Universidad Rice. Halas describe el trabajo europeo en la microcápsula como “un tipo de investigación muy importante,” puesto que muestra que los péptidos se pueden administrar con éxito dentro de células vivas. “Los péptidos a menudo no se difuminan a través de la membrana celular, por lo que las células normalmente sólo poseen las proteínas que ellas mismas fabrican,” afirma.
Además de la administración de fármacos, Halas afirma que el método de liberación por luz podría ser útil en el laboratorio. “Nos permite observar varias funciones celulares de forma cuantitativa,” afirma. Por ejemplo, los investigadores pueden configurar cuidadosamente la distribución a lo largo del tiempo de cantidades de fármaco específicas y ver qué ocurre en la célula afectada.
Robert Langer, Profesor Insituto en MIT, está de acuerdo en que como herramienta para experimentos in vitro, las microcápsulas resultan “novedosas” y útiles. No obstante señala que a la investigación le queda un “tremendo” camino por delante para solucionar los problemas de seguridad antes de que se pueda utilizar en humanos.
Recientemente, Halas empezó a estudiar los mecanismos de la administración inducida por luz. “Se da un ligero calentamiento,” afirma, aunque en sus experimentos el calor no fue lo suficientemente alto como para matar la célula. La temperatura ambiente de la célula sigue siendo la misma, y sólo se calienta la superficie de la nanopartícula.
Springer tiene previsto repetir el experimento utilizando distintos tipos de células y péptidos y caracterizando lo que ocurre con más detalle. También está trabajando en un estudio que detalla otro método para que las cápsulas administren los fármacos de forma predecible pero sin tener que usar la luz láser. Un método como éste podría ser particularmente útil para la administración de medicamentos a ciertas profundidades en el cuerpo, donde la luz es incapaz de penetrar fácilmente.
Sukhorukov espera poder disminuir la cantidad de luz necesaria para administrar el fármaco. Las células suelen sobrevivir a los experimentos, afirma, “pero la potencia de la luz es un poco demasiado alta, según creo.