Investigadores de la Universidad de Washington en St Louis han desarrollado unas nanopartículas de oro y un sistema de suministro de aerosoles que puede resultar efectivo en el transporte seguro de medicamentos al cerebro humano. Administrar medicamentos a través de la barrera hematoencefálica sigue siendo un desafío importante, superando lo que permitiría un tratamiento mucho más eficaz de las enfermedades en el cerebro, incluido el cáncer.
Para que el cerebro funcione correctamente, este debe operar en un entorno químico estrictamente controlado y protegido de las fluctuaciones más variadas del resto del cuerpo.
Este ambiente estable se mantiene por la barrera hematoencefálica, que consiste en capas de células especializadas, en los revestimientos internos de los vasos sanguíneos pequeños en el cerebro y la médula espinal.
La barrera hematoencefálica impide que las toxinas entren en los tejidos del cerebro y la médula espinal. Desafortunadamente, hace el trabajo tan bien que también mantiene fuera muchas medicinas, tales como las utilizadas para matar células cancerígenas.
Una manera de superar esto es administrar los medicamentos al cerebro usando inyecciones. Sin embargo, estos enfoques invasivos son arriesgados ya que pueden dañar el tejido y tener poco control sobre la distribución de los fármacos desde el punto de inyección, señalan los investigadores del estudio.
Así, en un intento por encontrar una alternativa efectiva y menos arriesgada, el equipo de WUSTL decidió explorar el potencial de usar nanopartículas para transportar la medicación al cerebro a través de la nariz.
La nariz ofrece un fácil acceso al cerebro
El interés en el uso de la nanotecnología, la capacidad de controlar la materia a escala atómica y molecular, para desarrollar nuevas herramientas y tratamientos de diagnóstico está creciendo, señalan los autores en su informe de estudio.
Se han utilizado una serie de nuevos nanomateriales para transportar fármacos a objetivos específicos en órganos y tejidos. Estos parecen maximizar la efectividad de los fármacos y minimizar los efectos secundarios.
El Dr. Barani Raman, profesor asociado de ingeniería biomédica, dice que la nariz ofrece la más corta y, probablemente la más fácil, ruta hacia el cerebro.
Él y sus colegas observan que, de varios estudios, las nanopartículas de oro han emergido como el material de la opción para la entrega del fármaco. Son relativamente fáciles de sintetizar y personalizar, y tienen una buena biocompatibilidad.
El equipo desarrolló un nuevo método de difusión de aerosoles que deposita las nanopartículas de oro en las regiones superiores de la cavidad nasal. Produjeron las nanopartículas de oro de una forma controlada, tamaño y carga superficial, y las contrastaron con marcadores fluorescentes para para poder ser rastreadas.
Las langostas ofrecen un buen modelo de barrera hematoencefálica humana
Los investigadores probaron la efectividad del aerosol de nanopartículas de oro en las langostas porque sus barreras hematoencefálicas tienen similitudes con las de los seres humanos, especialmente cuando pasan por la vía nasal.
Raman explica que, en los seres humanos, para llegar al cerebro a través de la nariz, las nanopartículas de oro tienen que viajar a través del bulbo olfativo y luego la corteza olfativa, «dos relés y se ha llegado a la corteza», dice.
«Lo mismo sucede en los circuitos olfativos de los invertebrados», añade, «aunque este último es un sistema es relativamente más simple, con un ganglio supraesofágico en lugar de un bulbo olfatorio y la corteza».
El equipo expuso las antenas de las langostas al aerosol y rastreó el progreso de las nanopartículas de oro marcadas. Al cabo de unos minutos, las nanopartículas habían atravesado los circuitos olfativos de los insectos, atravesado la barrera hematoencefálica cerebral y absorbidas por el tejido cerebral.
El equipo demostró que las nanopartículas de oro no afectan la función cerebral de los insectos. Medían las respuestas electrofisiológicas de las neuronas olfativas de las langostas antes y después del tratamiento y no encontraron diferencias discernibles hasta varias horas después.
Los investigadores dicen que la siguiente etapa de su investigación será cargar las nanopartículas de oro con diferentes fármacos y utilizar el ultrasonido para dirigir dosis precisas para llegar a áreas específicas del cerebro. Estos métodos podrían ser de gran eficacia y marcar la diferencia en el tratamiento de los tumores cerebrales.
