Al hueso: crean nanovehículos para llevar medicamentos directo al tejido óseo

Los tratamientos para enfermedades en los huesos, como la osteoporosis, suelen ser complejos. Una de los desafíos que presentan es que el principio activo de los medicamentos llegue a la zona adonde se lo necesita. Usualmente, un 10% de una droga ingerida por vía oral por el paciente llega al hueso y el otro 90% es absorbido por los riñones, el hígado y otros órganos, o es excretado, con lo que se reduce el impacto y crecen los efectos secundarios no deseados.

Con este problema en mente, integrantes del grupo de Fotoquímica y Nanomateriales Biocompatibles para el Ambiente y la Biología (Nanofot) del Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (Inifta, Conicet-UNLP), buscaron una partícula que fuera capaz de circular por el cuerpo conteniendo el medicamento en su interior pero solo liberándolo al llegar al hueso, para así no afectar a otros órganos. Se trata de una nanoesfera formada por fosfato de calcio amorfo (FCA), una partícula con los mismos componentes, aunque diferente estructura, que la hidroxiapatita, el componente inorgánico principal de los huesos.

En la superficie de estas esferas se pueden colocar diferentes moléculas, dependiendo de lo que se quiera hacer, y en su interior se ponen liposomas, que tienen estructuras muy similares a las de las paredes celulares y la característica de que en su núcleo pueden almacenar moléculas afines al agua, como lo son ciertos medicamentos y colorantes. En su pared exterior, formada por una bicapa de lípidos, pueden almacenar moléculas no afines al agua, lo cual les da una doble función de almacenar diferentes componentes según el fin buscado. Los colorantes, en tanto, se usan para rastrear a los nanovehículos por medio de fotoluminiscencia.

Los lípidos suelen ser muy débiles por sí solos pero, al viajar dentro de la nanoesfera, son muy resistentes hasta que se ponen en contacto con la hidroxiapatita de los huesos, que rompe su estructura y permite liberar el medicamento almacenado en su interior.

Laura Dell’Arciprete, investigadora del Inifta, le dijo a TSS: “Son partículas que en su centro tienen lípidos y una fase de agua. Esa dualidad nos permite encapsular drogas que tengan afinidad por medios como el agua, y otras que tenga más afinidad por las grasas. Además, en la superficie también estamos poniendo drogas y colorantes, es como un vehículo que tiene muchas fases adonde podemos poner cosas”.

Cuando los nanovehículos se rompen en contacto con los huesos liberan iones de calcio y fósforo que ayudan al desarrollo óseo. En laboratorio han experimentando satisfactoriamente al transportar alendronato de sodio dentro de los nanovehículos, que es uno de los fármacos más usados para el tratamiento de enfermedades óseas. Además, como se dirige directamente a los huesos, también sirve como guía del nanovehículo.

También ensayaron el almacenamiento de levofloxacino dentro del nanovehículo, un antibiótico de amplio espectro usado para tratar infecciones en huesos. Allí se pudo encontrar que el nanovehículo, combinado con el antibiótico, tenía mejores propiedades bactericidas que usándolo solo.

“Hemos hecho ensayos poniendo los nanovehículos en fluido fisiológico, que es similar a la sangre, y sabemos que se comportan bien en una solución. También hicimos ensayos en biovidrio, para evaluar su desempeño en superficies. Tomamos un vidrio al desnudo y otro que funcionalizamos con partículas de hidroxiapatita, las mismas del hueso pero sintéticas, y lo que observamos es que los nanovehículos siempre tendieron a acumularse en la superficie con hidroxiapatita”, explicó Darlin Pérez, la becaria del proyecto.

Todos los ensayos in vitro han superado las expectativas, por lo que el próximo paso será la experimentación en animales. Dell’Arciprete dijo que “próximamente van a empezar los estudios con el Instituto Tecnológico de Chascomús (Intech, Conicet-Unsam), en peces muy pequeños que se llaman medaka, para verificar que estos nanovehículos se localicen en el hueso de estos animales y no en otra parte”. Esto es porque los sustratos en los que se hace crecer a las células en el laboratorio podrían tener algún efecto en el funcionamiento de los nanovehículos o producir cambios imperceptibles en las células. El primer paso serán las pruebas en peces, luego con ovejas y, más adelante, en humanos. Actualmente, el proyecto no tiene un financiamiento específico, por lo que están solventando los gastos con fondos propios. La iniciativa es parte de los temas que abarca el proyecto institucional del Infta en la UNLP.

En cuanto a otras variantes que se están pensando para mejorar el comportamiento de estas nanopartículas, Mónica González, también investigadora del Inifta, explicó: “El siguiente paso es determinar cómo vamos a poder hacer para llegar a los sitios dañados. Con lo que tenemos ahora el medicamento va a ir a cualquier parte del hueso y queremos que vaya específicamente adonde está dañado. Vamos a hacer estudios computacionales para analizar cosas propias de los sitios con osteoporosis y ver qué moléculas propias hay que poner para poder direccionar a ese lugar específico. Nos vamos a enfocar en algo nuevo para seguir sumando valor agregado a todo esto”.

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