Un equipo de investigadores del Caruso Nanoengineering Group de la Universidad de Melbourne ha creado un innovador sistema de administración de fármacos con un notable potencial para mejorar el desarrollo de fármacos.
El equipo ha desarrollado un sistema de administración de fármacos que es una red de coordinación que consta únicamente de iones metálicos y biomoléculas, llamada red metal-biomolécula (MBN). Este sistema elimina la necesidad de “portadores” de fármacos complejos, lo que lo hace potencialmente más útil en una variedad de aplicaciones.
Esta investigación se publica en Avances en la ciencia Y fue dirigido por el profesor ganador del Premio Melbourne y miembro de liderazgo del NHMRC, Frank Caruso, del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería y Tecnología de la Información, con los investigadores Dr. Wanjin Xu y Dr. Xixing Lin como primeros autores conjuntos.
Las nanopartículas de MBN se forman combinando iones metálicos no tóxicos (como los que se absorben a través de la dieta, como el calcio o el hierro) con biomoléculas de fosfonato (como el ADN, que es la piedra angular de la vida). Las nanopartículas de MBN son química y metabólicamente estables y tienen propiedades antivirales, antibacterianas, antifúngicas, antiinflamatorias y anticancerígenas.
El Dr. Zhixing dijo que una de las ventajas más importantes del sistema MBN probablemente será un mayor éxito en el desarrollo de fármacos, ya que utiliza materiales que son altamente compatibles con el cuerpo humano y evita el uso de sistemas portadores de fármacos potencialmente tóxicos.
“Hemos creado redes organometálicas funcionales que pueden ensamblar fácilmente medicamentos biomoléculas para aplicaciones biomédicas como terapias anticancerígenas o antivirales, administración de genes, inmunoterapia, biodetección, bioimagen o administración de medicamentos”, dijo el Dr. Zixing.
Científicos de todo el mundo han desarrollado una gran cantidad de transportadores de fármacos, pero muchos de ellos fallan debido a la toxicidad de los materiales que desencadenan respuestas inmunitarias.
“Actualmente, los desafíos del desarrollo y la aprobación de fármacos significan que sólo uno de cada 10.000 compuestos farmacológicos, en promedio, alcanza la aprobación en el mercado, y muchos otros fracasan debido a problemas de seguridad. Incluso ingredientes adicionales inactivos pueden aumentar potencialmente la toxicidad”, afirmó el Dr. Vangen.
El equipo tuvo que superar el desafío de que las cargas biomoleculares “libres” a menudo no pueden llegar a sus células objetivo para lograr la función biológica deseada. Durante el proyecto de dos años, pudieron reducir el uso de componentes pasivos redundantes y crear un sistema de materiales simple con un alto potencial de éxito, sin comprometer el rendimiento.
Existen varias estrategias para asegurar la activación de las nanopartículas de MBN en el sitio deseado. Por ejemplo, en un entorno de cáncer ácido, como en los tumores asociados con el cáncer de mama, donde el microambiente del tumor suele ser más ácido que el tejido circundante, las nanopartículas diseñadas pueden disociarse.
El profesor Caruso dijo que los MBN son “ajustables”, lo que significa que pueden personalizarse para diferentes aplicaciones biomédicas. se puede adaptar, incluido el tamaño, la carga, el objetivo potencial, así como otras propiedades que varían con las biomoléculas, los iones metálicos y las condiciones de ensamblaje. puede diseñarse selectivamente. “Esto proporciona un enfoque modular para construir nanopartículas multifuncionales con diversas composiciones”.
“Nuestro sistema proporciona información sobre el mecanismo de ensamblaje subyacente y nos permitirá construir una biblioteca de nanopartículas bioactivas para la biomedicina y las ciencias ambientales, donde existen barreras biológicas para su entrega”, dijo el profesor Caruso.
La siguiente fase de la investigación del equipo se centrará en obtener una comprensión más profunda del sistema MBN y probarlo para desarrollar materiales innovadores para tratar enfermedades.
