Muñecas rusas o vesículas de polímeros que imitan células

 

¿Todavía tomas el tratamiento que te recetó el médico en forma de pastillas? Pues, permite que te diga: ¡Estás anticuado, chaval! Así que hoy os voy a hablar de nuevas formas de administrar medicamentos. El vector nanométrico más importante en administración controlada de medicamentos es la vesícula de lípidos o “liposoma”. Los análogos de estos vectores a base de polímeros, conocidos como “polimerosomas”, se descubrieron hace 10 años. Los polimerosomas tienen varias ventajas frente a los liposomas. Entre otras, son más estables e impermeables. Además es fácil sintetizar polímeros que cambien sus propiedades en función de un estímulo externo (por ejemplo, la temperatura) o que reconozcan determinados tipos de células (por ejemplo, las tumorales).  Pero lo más interesante es que los polimerosomas cuentan con una ventaja enorme: pueden ser controlados. Así, uniendo moléculas diferentes, los investigadores están aprendiendo a manipular sus características, consiguiendo que hagan cosas que las células biológicas simplemente no pueden hacer.

Polimerosomas: Foto con un microscopio electrónico de transmisión.

Resulta fácil encapsular varios tipos de moléculas dentro de los polimerosomas; Y tales células artificiales (en palabras de la NASA jeje) podrían ser enviadas a través del cuerpo. Gracias a que su membrana exterior consiste en macromoléculas que no interactúan con las células, los polimerosomas son invisibles a los ojos del sistema inmunológico. Podrían viajar sin obstáculos a través del torrente sanguíneo. Normalmente, los polímerosomas flotan a través del torrente sanguíneo, durante aproximadamente 18 horas antes de alcanzar su destino y acoplarse a las células deseadas.

 

 "Nos dimos cuenta de que no hay nada que evite que un polímero forme una bicapa, tal y como lo haría un fosfolípido". Dan Hammer (Universidad de Pensilvania).

 

Mediante los polimerosomas, los médicos no tendrían que inundar el cuerpo entero con medicamentos. Se les podría marcar objetivos, de modo que fuesen enviados sólo a los lugares donde son necesarios. Los medicamentos contra la artritis, por ejemplo, podrían enviarse a los dedos hinchados del paciente, evitándose así el riesgo de causar reacciones adversas en otras partes del cuerpo. Los polimerosomas podrían transportar fármacos anticancerígenos directamente hasta el tumor.

Estructura de un liposoma con un fármaco (bolitas negras) en su interior.

Podrían incorporar agentes de contraste (por ejemplo, nanopartículas de óxido de hierro) que pudiesen ser detectadas por monitores de resonancia magnética. Diseñando estas nanopartículas magnéticas encapsuladas dentro de polimerosomas para que se adhirieran a las células tumorales, podríamos localizar pequeñas células tumorales que hubiesen migrado a través del cuerpo.

Pero, ahora, los investigadores, inspirados por el mimetismo biológico, han encapsulado un polimerosoma dentro de otro polimerosoma, obteniendo una estructura compartimentada que recuerda a las muñecas rusas o matrioskas y que imita la de las células: pequeños orgánulos internos, donde miles de reacciones e interacciones tienen lugar todos los días, y un citoplasma viscoelástico que proporciona al conjunto estabilidad mecánica.

Estos científicos han logrado este avance gracias a un novedoso, a la vez que fácil y eficaz, método para elaborar polimerosomas combinando las técnicas de emulsión y centrifugación. El equipo utilizó unos marcadores fluorescentes para observar esta compartimentación. De hecho, preveen que sea posible encapsular dentro de un polimerosoma más grande poblaciones diferentes de polimerosomas internos. Abriéndose así las posibilidades a usar estos vectores en terapia combinada con varios medicamentos a la vez (que incluso podrían ser incompatibles entre sí). Sin duda esta es una posibilidad muy interesante en oncología.

Las muñecas rusas como ejemplo de compartimentación celular.

Para comprobar la eficiencia del nuevo vector, diseñado por estos investigadores franceses, han estudiado la velocidad con que se puede administrar un medicamento anticancerígeno como la doxorubicina. Los resultados demuestran que se libera dos veces más rápido la doxorubicina de los nuevos polimerosomas encapsulados dentro de un polimerosoma más grande que desde un polimerosoma clásico no compartimentado.

El grupo del Laboratorio de Química de Polímeros Organicos (LCPO) del Instituto Politécnico de Burdeos (Francia) dirigido por el catedrático Sebastien Lecommandoux es el primero en conseguir este tipo de encapsulación múltiple. Usar materiales fabricados por el hombre para producir células artificiales es un concepto muy novedoso. Sin duda, ¡un material extraordinario! Bajo ciertas condiciones, los polimerosomas reproducen incluso comportamientos propios de las células biológicas,   llegando, por ejemplo, a dividirse. Estos resultados se publicaron en Enero de 2012, en la revista semanal Angewandte Chemie en su edición internacional (en ingles). Un raro ejemplo de revista científica de prestigio (en concreto, dentro del área de la química) de la Sociedad Alemana de Química. ¡Quién nos diera ese prestigio para los Anales  trimestrales de la Real Sociedad Española de Química!

Emilio Castro

Nota: Esta entrada participa en la XII Edición del Carnaval de Químicaorganizado por el blog Historias con Mucha Química (Como todas) de Maria Docavo (@MariaDocavo). 

Agradecimientos: Esta accción de divulgación científica se ha desarrollado en el contexto de la iniciativa andaluza en terapias avanzadas. El dibujo del liposoma es de la Dra. Vega Asensio.

Referencia:

Marguet M, Edembe L, & Lecommandoux S (2012). Polymersomes in polymersomes: multiple loading and permeability control. Angewandte Chemie (International ed. in English), 51 (5), 1173-6 PMID: 22190263

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8 Comentarios en “Muñecas rusas o vesículas de polímeros que imitan células”

  1. emiliocastro Agosto 13, 2012 at 7:24 pm #

    Si os interesa este tema de las células artificiales os recomiendo el artículo de revisión que acaba de sacar Daniel Hammer:

    Hacia una célula artificial

    Estamos al borde de la producción de "células sintéticas", o protocélulas, en las que algunas, muchas o la totalidad de las tareas de una célula biológica real, se verán potenciadas con la plataforma sintética. Estos avances han sido posibles gracias a la ingeniería genética, las tecnologías de microfabricación, y el desarrollo de membranas celulares de nuevos tensioactivos que son mejores que las de fosfolípidos tanto en estabilidad como en control químico, y se pueden utilizar para introducir distintas funcionalidades en el diseño de las membranas y las células.

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014579312006126

  2. Emilio Castro Otero Febrero 16, 2012 at 1:25 pm #

    Hola Felix,

    El biomimestismo es apasionante. Esto de conseguir en el laboratorio con un fosfolípido o un polímero algo que se parece mucho a una célula es fascinante. Yo me enganché en mi primer postdoc en Burdeos con Lecommandoux... Y aún sigo jeje.

    Yo que he trabajado con otros vectores para administración de medicamentos (micelas, nanoparticulas, ...) también le veo un enorme potencial a liposomas y polimerosomas en este campo. ¡Veremos lo que el futuro nos depara!

    ¡Gracias por tu comentario! Seguimos hablando.

  3. Félix Díaz Febrero 15, 2012 at 1:13 pm #

    Interesante. Un paso más en el aprovechamiento de los liposomas. Y no olvidemos que una de las etapas previas a la formación de la vida fueron los liposomas, pues no en vano parecen membranas celulares. Un liposoma vendría a ser una célula vacía.

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