Pequeños microrobots de algas podrían transformar el tratamiento del cáncer de pulmón: ScienceAlert
Tumores que viajan a los pulmones, o metástasis pulmonaresrepresentan un desafío formidable en el campo del tratamiento del cáncer.
Quimioterapia convencional a menudo se queda corto porque es ineficiente. No llega directamente a los pulmones y se acumula en una concentración lo suficientemente alta como para matar tumores.
Mis colegas y yo en Laboratorio Wang Es Grupo de Investigación Zhang en la Universidad de California, San Diego, han pasado los últimos cinco años desarrollando microrobots biohíbridosPequeños objetos fabricados con materiales naturales y sintéticos, que pueden utilizarse en medicina.
En nuestra investigación recientemente publicada, hicimos un Microrobot biohíbrido basado en microalgas verdes que puede administrar quimioterapia directamente al pulmón y tratar metástasis pulmonares.
Entrega de medicamentos para algas
Microrobots sintéticos Por lo general, están hechos de estructuras rígidas metálicas o poliméricas que son difíciles de fabricar. No pueden acceder a ciertos órganos y tejidos y pueden ser tóxicos para los humanos.
Las microalgas superan estas preocupaciones. Para uno, Las microalgas pueden moverse de forma autónoma. utilizando un apéndice parecido a un pelo llamado flagelo para impulsarse a través de órganos como los pulmones. Ellos son menos toxico en comparación con otros microorganismos. Ellos son también más barato y más fácil de producir.
Nuestro microrobot biohíbrido, llamado robot de algas-NP(DOX) – combina microalgas microscópicas verdes vivas comúnmente utilizadas en productos farmacéuticos, Chlamydomonas reinhardtiicon nanopartículas recubiertas de membranas de glóbulos rojos.
Las membranas celulares actúan como un “camuflaje” natural para aumentar la biocompatibilidad del microrobot y evitar que sea atacado por el sistema inmunológico del paciente. Dentro de las nanopartículas hay un tipo común de fármaco de quimioterapia llamado doxorrubicina.
Probamos nuestros microrobots basados en algas en ratones con metástasis pulmonares. Al administrar estos microrobots basados en algas a través de la tráquea, podríamos transportar el fármaco directamente a los pulmones y minimizar los efectos secundarios en otros órganos.
Una vez en los pulmones, nuestro microrobot basado en algas podría nadar y administrar el fármaco por todo el tejido pulmonar. También podría prevenir la destrucción por parte de las células inmunes en los pulmones, permitiendo que el fármaco se libere gradualmente de las nanopartículas.
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En comparación con las nanopartículas cargadas de fármacos libres y estáticas que no pueden moverse por sí solas, nuestros microrobots biohíbridos se acumularon en concentraciones más altas y se retuvieron por más tiempo en los pulmones.
Al administrar quimioterapia de manera más efectiva a los tejidos pulmonares enfermos, nuestros microrobots biohíbridos han mejorado significativamente los resultados terapéuticos, reduciendo los tumores de pulmón y extendiendo la supervivencia de los ratones tratados.
Los ratones tratados con nuestros microrobots basados en algas experimentaron un aumento del 40 % en el tiempo de supervivencia promedio, extendiendo la supervivencia de 27 a 37 días.
Las células inmunes finalmente descomponen los microrobots en componentes no tóxicos y los eliminan por completo del cuerpo.
Tratamientos de bioingeniería
Nuestros hallazgos muestran que los microrobots biohíbridos presentan un enfoque poderoso para administrar medicamentos a los pulmones para tratar enfermedades pulmonares.
Anteriormente, utilizamos nuestra plataforma de microrobot de microalgas verdes para tratar neumonía pulmonar aguda. Ahora nos centramos en el tratamiento de otras enfermedades desafiantes relacionadas con los pulmones, como la fibrosis quística y la fibrosis pulmonar idiopática.
También estamos trabajando en la construcción de una forma de desarrollar nuestros microrobots biohíbridos de una manera más eficaz y no invasiva. Integrar estrategias adicionales de control de movimiento como orientación magnética o captura de ultrasonidopodría aumentar la acumulación de fármacos en sitios específicos del cuerpo.
Pasará algún tiempo antes de que nuestros microrobots biohíbridos aparezcan en la clínica. Pero, en general, la combinación de microalgas vivas con nanopartículas recubiertas de membranas celulares para administrar medicamentos podría ayudar a sentar las bases para tratamientos contra el cáncer mediante bioingeniería.
Zhengxing LiCandidato a Doctor en Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad de California, San Diego
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