Enzimas sintéticas para la administración controlada de fármacos en las células

El grupo Nanoscopy for Nanomedicine propone las nanopartículas poliméricas de cadena única (SCPN, del inglés Single-Chain Polymeric Nanoparticles) que imitan las enzimas como posibles activadores de fármacos en entornos biológicos, como la célula viva.

Las nanopartículas de inspiración biológica podrían usarse para controlar espacialmente la administración de fármacos en el tratamiento de enfermedades como el cáncer.

A través de su estudio, publicado en JACS, los investigadores han optimizado las estrategias de liberación de SCPN dinámicas para que conserven su actividad catalítica en el entorno celular. Esto allana el camino hacia el diseño racional de nanosistemas que pueden realizar una catálisis efectiva in vivo .

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Image: Las SCPN activan la fluorescencia localmente (en verde) activando una molécula pro-fluoróforo.

Las SCPN son objetos del tamaño de nanómetros inspiradas en el funcionamiento de las enzimas; cargan un catalizador que se activa cuando la estructura se pliega. Aunque no se trata de la primera enzima artificial que se propone en el campo, este estudio es el primero en demostrar su viabilidad en entornos complejos como la célula. “El blindaje que ofrecen las SCPN a los catalizadores sintéticos es una forma no tóxica y biocompatible de contenerlos que funciona en armonía con lo que ya está sucediendo en la célula”, dice Silvia Pujals, investigadora postdoctoral en el grupo de Lorenzo Albertazzi en el IBEC. “En otras palabras, las SCPN no interfieren con el comportamiento normal de las células”.

Las SCPN en estudio se pueden administrar intracelular o extracelularmente dependiendo de la aplicación prevista. Para aplicaciones de terapia fotodinámica (PDT) se necesita una administración intracelular, mientras que los catalizadores organometálicos funcionan bien extracelularmente. Esta última aplicación de las SCPN puede suponer un avance en la administración controlada de medicamentos. Por ejemplo, las enzimas sintéticas podrían activar fármacos antitumorales administrados a través de la corriente sanguínea justo en el área del tumor. “Hasta ahora, hemos obtenido resultados prometedores activando localmente un fluoróforo con los SCPN como catalizadores en las áreas expuestas a las mismas”, dice Lorenzo. “Creemos que estas nanopartículas similares a enzimas podrían usarse para su actividad pro-fármaco en diferentes aplicaciones biomédicas “.

Artículo referenciado: Yiliu Liu, Silvia Pujals, Patrick J.M. Stals, Thomas Pauloehrl, Stanislav I. Presolski, E. W. Meijer, Lorenzo Albertazzi, and Anja R.A. Palmans (2018). Catalytically Active Single-Chain Polymeric Nanoparticles: Exploring Their Functions in Complex Biological Media. J. Am. Chem. Soc., 140(9):3423-3433