Enxeñeiros da Universidade de California en San Diego (UCSD) desenvolveron robots microscópicos, capaces de nadar a través dos pulmóns para administrar medicamentos contra o cancro directamente aos tumores metastásicos.
O método resultou prometedor en ratos, onde inhibiu o crecemento e a diseminación de tumores que se estenderan nos pulmóns. O equipo logrou así aumentar as taxas de supervivencia, en comparación cos tratamentos de control. Os resultados detállanse nun estudo publicado esta semana en Science Advances.
Para o desenvolvemento destes microrobots, empregouse unha enxeñosa combinación de bioloxía e nanotecnoloxía, froito da colaboración dos laboratorios de Joseph Wang e Liangfang Zhang, ambos profesores do departamento de Enxeñería Química e Nanoenxeñería na UCSD.
Os investigadores explican que adheriron químicamente nanopartículas recheas de fármacos á superficie de células de algas verdes. As algas, que dan movemento a estes diminutos autómatas, permiten ás nanopartículas nadar con eficacia polos pulmóns e levar a súa carga terapéutica aos tumores.
As nanopartículas están formadas por diminutas esferas de polímero biodegradable, cargadas co fármaco de quimioterapia doxorrubicina e recubertas con membranas de glóbulos vermellos. Este recubrimento cumpre unha función crítica: protexe as nanopartículas do sistema inmunitario, o que lles permite permanecer nos pulmóns o tempo suficiente para exercer os seus efectos antitumorais.
Camuflaxe
“Actúa como camuflaxe”, explica Zhengxing Li, coautor do estudo e investigador de nanoenxeñería nos grupos de Wang e Zhang. “Este recubrimento fai que a nanopartícula se pareza a un glóbulo vermello do corpo, polo que non desencadeará unha resposta inmunitaria”.
Esta formulación de algas portadoras de nanopartículas é segura, sinalan os autores. Os materiais utilizados para fabricar as nanopartículas son biocompatibles, e a alga verde empregada, Chlamydomonas reinhardtii, está recoñecida como segura para o seu uso pola Administración de Alimentos e Medicamentos de Estados Unidos (FDA, polas súas siglas en inglés).
O estudo recentemente publicado baséase en traballos anteriores dos equipos de Wang e Zhang que utilizaron microrobots similares para tratar a pneumonía mortal en ratos. “Foron os primeiros microrobots que se probaron con seguridade nos pulmóns de animais vivos”, indica Wang.
En traballos anteriores, os microrobots combateron a propagación de bacterias causantes de pneumonía mediante a utilización dunha combinación distinta de fármaco e membrana celular para as nanopartículas.
Ao modificar estes compoñentes, o equipo adaptou os microrobots para combater a propagación de células cancerosas nos pulmóns. “Demostramos que se trata dunha plataforma que pode administrar terapias de forma activa e eficaz por todo o tecido pulmonar para combater distintos tipos de enfermidades mortais nos pulmóns”, afirma Zhang. No traballo actual, ratos con melanoma, que fixeran metástase nos pulmóns, foron tratados cos microrobots, que se administraron aos pulmóns a través dun pequeno tubo inserido na traquea.
Aumento da supervivencia media
Segundo os autores, os roedores tratados experimentaron unha supervivencia media de 37 días, o que supón unha mellora respecto a a supervivencia media de 27 días observada nos non tratados, así como nos ratos que recibiron o fármaco só ou nanopartículas recheas de fármaco sen algas.
“O movemento activo de natación dos microrobots mellorou significativamente a distribución do fármaco no tecido pulmonar profundo, á vez que prolongou o tempo de retención”, indica Li. “Esta distribución mellorada e o tempo de retención prolongado permitíronnos reducir a dose de fármaco requirida, o cal reduciu os efectos secundarios e mantivo ao mesmo tempo unha alta eficacia de supervivencia”.
De cara ao futuro, o equipo está a traballar no avance deste tratamento microrobot a ensaios en animais máis grandes, co obxectivo final de ensaios clínicos en humanos.
Referencia: Biohybrid microrobots locally and actively deliver drug-loaded nanoparticles to inhibit the progression of lung metastasis (Publicado en Science Advances)
