Microrobots creados con algas trasportan fármacos para combatir metástasis

La metástasis asociada al cáncer de pulmón dificulta el tratamiento de la enfermedad y la eficacia de la quimioterapia tradicional es limitada en este caso porque tiene una baja acumulación en los pulmones, donde tampoco se retiene el tiempo suficiente. Un nuevo enfoque terapéutico podría ayudar a resolver este problema. Se trata de microrobots microscópicos capaces de nadar a través de los pulmones para administrar medicamentos contra el cáncer directamente en los tumores metastásicos.

Los microrobots son una ingeniosa combinación de biología y nanotecnología fruto de la colaboración entre los laboratorios de Joseph Wang y Liangfang Zhang, ambos profesores en el Departamento de Ingeniería Química y Nanotecnología de la Familia Aiiso Yufeng Li en la Escuela de Ingeniería Jacobs de la Universidad de California en San Diego (UC San Diego), y han mostrado resultados prometedores en ratones al inhibir el crecimiento y la propagación de tumores metastásicos en los pulmones, aumentando las tasas de supervivencia en comparación con los tratamientos de control.

Para crear los microrobots, los investigadores unieron químicamente nanopartículas llenas de medicamentos a la superficie de células de algas verdes. Las algas, que proporcionan movimiento a los microrobots, permiten que las nanopartículas naden eficientemente en los pulmones y entreguen su carga terapéutica en los tumores.

Las nanopartículas están compuestas de diminutas esferas de polímero biodegradable, cargadas con el fármaco quimioterapéutico doxorrubicina y recubiertas con membranas de glóbulos rojos de la sangre. Este recubrimiento tiene una función crucial: proteger las nanopartículas del sistema inmunológico, permitiéndoles permanecer en los pulmones el tiempo suficiente para ejercer sus efectos antitumorales.

“Actúa como un camuflaje”, dijo Zhengxing Li, coautor principal del trabajo y estudiante de doctorado en nanoingeniería en los grupos de investigación de Wang y Zhang. “Este recubrimiento hace que la nanopartícula se parezca a un glóbulo rojo de la sangre del cuerpo, por lo que no desencadenará una respuesta inmune”. Los hallazgos se detallan en un artículo publicado en la revista Science Advances.

Evitar la propagación de células cancerosas en los pulmones

Los investigadores señalaron que esta formulación de algas portadoras de nanopartículas es segura. Los materiales utilizados para fabricar las nanopartículas son biocompatibles, mientras que las algas verdes empleadas, Chlamydomonas reinhardtii, están reconocidas como seguras para su uso por la FDA, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos.

Este estudio se basa en trabajos anteriores de los equipos de Wang y Zhang, que utilizaron microrobots similares para tratar neumonía mortal en ratones. “Estos fueron los primeros microrobots en ser probados de manera segura en los pulmones de animales vivos”, dijo Wang. En trabajos previos, los microrobots combatieron la propagación de bacterias causantes de neumonía utilizando una combinación diferente de medicamentos y membranas celulares para las nanopartículas.

"Se trata de una plataforma tecnológica que puede administrar de forma activa y eficiente terapias en todo el tejido pulmonar para combatir diferentes tipos de enfermedades mortales en los pulmones”

Ahora, el equipo de científicos ha ajustado estos componentes y ha adaptado los microrobots para combatir la propagación de células cancerosas en los pulmones. “Demostramos que se trata de una plataforma tecnológica que puede administrar de forma activa y eficiente terapias en todo el tejido pulmonar para combatir diferentes tipos de enfermedades mortales en los pulmones”, ha dicho Zhang.

En el estudio actual, ratones con melanoma metastásico en los pulmones fueron tratados con los microrobots, que se administraron a los pulmones a través de un pequeño tubo insertado en la tráquea. Los ratones tratados experimentaron un tiempo medio de supervivencia de 37 días, una mejora en comparación con los 27 días observados en ratones no tratados, así como en aquellos que recibieron solo el medicamento, o nanopartículas llenas de medicamento sin algas.

“El movimiento de natación activo de los microrobots mejoró significativamente la distribución del fármaco al tejido pulmonar profundo, al tiempo que prolongó el tiempo de retención”, ha explicado Li. “Esta distribución mejorada y el tiempo de retención prolongado nos permitieron reducir la dosis requerida del medicamento, reduciendo potencialmente los efectos secundarios y manteniendo una alta eficacia de supervivencia”. El equipo está trabajando para poder probar este tratamiento con microrobots en ensayos en animales más grandes, con el objetivo final de realizar ensayos clínicos en humanos.