Millones de personas en todo el mundo se ven afectadas por el cáncer cada año; más del 39% de los hombres y mujeres son diagnosticados de cáncer a lo largo de su vida.

La quimioterapia es el tratamiento oncológico estándar más utilizado y la administración selectiva de estos fármacos en el lugar del tumor aumenta su eficacia.

Sin embargo, el exceso de fármacos puede seguir circulando por el resto del cuerpo y causar múltiples efectos secundarios, como anemia, infecciones crónicas, caída del cabello, ictericia y fiebre.

Se han intentado varios métodos propuestos para eliminar de la sangre los fármacos quimioterapéuticos no deseados, en particular el ampliamente utilizado doxorrubicina (DOX). Pero estos métodos han dado lugar a niveles insuficientes de eliminación de DOX.

Otras estrategias que utilizan nanopartículas cargadas eléctricamente para ligar el DOX pierden eficacia con la exposición a las moléculas y proteínas cargadas que se encuentran en la sangre, a pesar de la adición de materiales destinados a proteger la capacidad de unión.

Un equipo de colaboración, en el que participan científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania y del Instituto Terasaki de Innovación Biomédica (TIBI), ha ideado un método para resolver estos problemas.

El método, descrito en la revista Materials Today Chemistry, se basa en nanocristales de celulosa peluda, es decir, nanopartículas desarrolladas a partir del principal componente de las paredes celulares de las plantas y diseñadas para tener un inmenso número de "pelos" de cadena polimérica que se extienden desde cada extremo.

Estos pelos aumentan la capacidad potencial de captura de fármacos de los nanocristales de forma significativa, más allá de la de las nanopartículas convencionales y otros materiales.

Para producir los nanocristales de celulosa peluda capaces de capturar fármacos de quimioterapia, los investigadores trataron químicamente las fibras de celulosa que se encuentran en la pulpa de madera blanda y les impartieron una carga negativa a los pelos, haciéndolos estables frente a las moléculas cargadas que se encuentran en la sangre.

Esto corrige los problemas encontrados con las nanopartículas convencionales, cuya carga puede volverse inerte o reducirse cuando se expone a la sangre, limitando el número de moléculas de fármacos con carga positiva a las que puede unirse en cantidades insignificantes.

La eficacia de unión de los nanocristales se probó en suero humano, la porción líquida rica en proteínas de la sangre. Por cada gramo de nanocristales de celulosa peluda, se eliminaron eficazmente más de 6.000 miligramos de DOX del suero.

Esto representa un aumento en la captura de DOX de dos a tres órdenes de magnitud en comparación con otros métodos actualmente disponibles.

Además, la captura de DOX se produjo inmediatamente después de la adición de los nanocristales y éstos no tuvieron efectos tóxicos o perjudiciales en los glóbulos rojos de la sangre total ni en el crecimiento celular de las células umbilicales humanas.

Un medio tan potente de captura de fármacos en el organismo puede tener un gran impacto en los regímenes de tratamiento del cáncer, ya que las dosis pueden elevarse a niveles más eficaces sin la preocupación de efectos secundarios perjudiciales.

El investigador principal, Amir Sheikhi, profesor adjunto de Ingeniería Química e Ingeniería Biomédica en la Universidad Estatal de Pensilvania, ofreció un ejemplo de esta aplicación.

"En algunos órganos, como el hígado, la quimioterapia puede administrarse localmente a través de catéteres. Si pudiéramos colocar un dispositivo basado en los nanocristales para capturar el exceso de fármacos que salen de la vena cava inferior del hígado, un vaso sanguíneo importante, los médicos podrían administrar dosis más altas de quimioterapia para matar el cáncer más rápidamente sin preocuparse de dañar las células sanas". Una vez finalizado el tratamiento, el dispositivo podría retirarse".

Además de eliminar el exceso de fármacos quimioterapéuticos del cuerpo, los nanocristales de celulosa peluda también podrían dirigirse a otras sustancias indeseables, como toxinas y drogas adictivas, para eliminarlas del cuerpo, y los experimentos también han demostrado la eficacia de los nanocristales en otras aplicaciones de separación, como en la recuperación de elementos valiosos de los residuos electrónicos.

"Lo que empezó como un concepto relativamente sencillo ha evolucionado hasta convertirse en un medio muy eficaz de separación de materiales", afirmó Ali Khademhosseini, director y consejero delegado del Instituto Terasaki de Innovación Biomédica. "Esto crea el potencial para aplicaciones biomédicas y de ciencia de los materiales de gran alcance e impacto".

Fuente: Terasaki Institute for Biomedical Innovation