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Los nanomateriales basados en grafeno bidimensionales (2D) se han mostrado muy prometedores en aplicaciones biomédicas debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas. Se ha informado que las nanoláminas de óxido de grafeno administradas por vía intratumoral se propagan ampliamente sobre las células tumorales sin suprimir su crecimiento en el glioblastoma multiforme.
Aprender: La plataforma de óxido de grafeno a nanoescala mejora las propiedades anticancerígenas de bortezomib en modelos de glioblastoma.Crédito de la foto: Knorre/Shutterstock.com
Además, estas nanoláminas de óxido de grafeno no se extendieron al tejido cerebral sano, lo que ofrece múltiples perspectivas para el tratamiento y manejo de pacientes con glioblastoma multiforme. Un artículo publicado en la revista Materiales sanitarios avanzados presentó la cinética de distribución de nanoláminas de óxido de grafeno en modelos ortotópicos de ratones con glioblastoma.
Además, mediante el uso de nanoláminas de óxido de grafeno como nanoportadores, los investigadores que participan en el presente trabajo desarrollaron un nuevo método nanoquimioterapéutico mediante la creación de un complejo no covalente de óxido de grafeno y bortezomib (BTZ), un inhibidor del proteasoma.
Además de la alta capacidad de carga de BTZ en la superficie de las nanoláminas de óxido de grafeno, el complejo no covalente mostró una actividad biológica sostenida de BTZ. in vitro. En comparación con BTZ libre, el complejo de óxido de grafeno-BTZ mostró efectos citotóxicos mejorados cuando se administró como una dosis única de bajo volumen en dos modelos de ratones ortotópicos con glioblastoma multiforme.
Por lo tanto, el presente estudio confirmó el potencial de las nanoláminas de óxido de grafeno como una plataforma a nanoescala para el tratamiento del glioblastoma multiforme mediante el aumento de la concentración de fármacos biodisponibles en el sitio objetivo, aumentando así su eficacia terapéutica.
Sistemas de administración de fármacos a base de óxido de grafeno para el tratamiento del glioblastoma multiforme
El glioblastoma multiforme es un cáncer agresivo que afecta el sistema nervioso central. La extirpación quirúrgica seguida de radioterapia y la administración sistémica de temozolomida (TMZ) es el tratamiento estándar para el glioblastoma multiforme.
A pesar de este enfoque combinatorio, es difícil curar completamente el glioblastoma multiforme con una mediana de supervivencia de 15 a 18 meses. Debido a su naturaleza invasiva y agresiva, así como a su ubicación única en el cerebro, protegida por la barrera hematoencefálica (BBB), es difícil desarrollar un tratamiento efectivo para el glioblastoma multiforme.
Aunque se han desarrollado varios agentes quimioterapéuticos para aumentar la permeabilidad de la BHE, su pobre perfil farmacocinético y su toxicidad sistémica limitan su eficacia en el tratamiento del glioblastoma. Por lo tanto, son muy deseables nuevos métodos que puedan lograr concentraciones terapéuticas específicas de tumor más altas.
Con un perfil comprobado de biocompatibilidad y neurocompatibilidad, el área superficial alta de las nanoláminas de óxido de grafeno pequeñas y delgadas puede proporcionar una plataforma eficiente para aumentar la capacidad de carga de las moléculas bioactivas y permitir una excelente dispersabilidad coloidal en fluidos fisiológicos.
Además, el óxido de grafeno tiene una excelente capacidad de translocación dentro del volumen del glioblastoma multiforme, lo que lo convierte en un nanoportador prometedor para agentes quimioterapéuticos.
Complejo no covalente de óxido de grafeno-BTZ contra el glioblastoma multiforme
En este estudio, se utilizaron nanoláminas de óxido de grafeno complejadas con BTZ como una nueva terapia inyectable intratumoral de dosis única para el tratamiento del glioblastoma multiforme. En comparación con el fármaco libre, las nanoláminas de óxido de grafeno complejadas con BTZ mostraron una actividad anticancerígena mejorada en dos modelos de ratones con glioblastoma.
Después de la inyección de nanopartículas de óxido de grafeno en un modelo de ratón con xenoinjerto humano ortotópico U87, se observó un notable efecto de difusión dependiente del tiempo a través del área del tumor sin cruzar el borde del tumor, de acuerdo con los resultados anteriores. La alta penetración del óxido de grafeno de un grosor de nanómetros a través del área del tumor confirmó su gran promesa como sistema eficaz de administración de fármacos.
En un modelo de rata con glioma C6, un estudio examinó la inyección intravenosa de nanopartículas de óxido de grafeno conjugado con transferrina para administrar doxorrubicina. Sin embargo, debido a la menor acumulación de fármaco en el sitio del tumor, se requirieron dosis múltiples para lograr una inhibición tumoral adecuada, mientras que la mayor parte de la dosis administrada se acumuló en órganos no diana. Esto enfatizó las dificultades asociadas con el tratamiento sistémico de los tumores intracraneales.
La dosis de BTZ utilizada en este estudio fue más baja que la utilizada en estudios preclínicos anteriores, y logró eficacia a una dosis más baja que la administración intratumoral de BTZ informada previamente en modelos de ratones ortotópicos con glioblastoma multiforme, lo que demuestra los beneficios del despliegue de un sistema de administración a nanoescala. .
Se ha informado previamente que la encapsulación de BTZ en varios sistemas a nanoescala logra una administración específica para el tratamiento del cáncer, incluido el glioblastoma multiforme. Sin embargo, estos tratamientos requieren dosis altas debido a su acumulación limitada en los sitios del tumor.
Además de la dosis baja, las nanoláminas de óxido de grafeno pueden formar rápidamente un complejo no covalente con BTZ, lo que permite la liberación sostenida del fármaco del óxido de grafeno localmente sobre el área del tumor.
A pesar de los efectos anticancerígenos mejorados observados en este estudio, el crecimiento excesivo gradual de tumores residuales más allá del sitio de tratamiento administrado es una deficiencia compartida por otros enfoques terapéuticos preclínicos y aplicados clínicamente en el glioblastoma multiforme.
Conclusión
En general, el presente estudio demostró la eficacia de las nanoláminas de óxido de grafeno delgadas como sistemas de administración de BTZ, que proporcionaron efectos antitumorales significativos. en vivo en dos modelos de ratón con tumor de glioblastoma.
Estos resultados implican que el óxido de grafeno podría usarse ampliamente como un sistema de administración de agentes quimioterapéuticos y, en consecuencia, podría alcanzar concentraciones de fármaco más altas en el sitio objetivo cuando se administra localmente. Por lo tanto, este estudio ofrece una excelente estrategia terapéutica que se puede utilizar junto con otros tratamientos.
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Relación
Sharp PS, Stylianou M, Arellano LM, Neves JC, Gravagnuolo AM, Dodd A, Barr K, Lozano N, Kisby T, Kostarelos K La plataforma a nanoescala de óxido de grafeno mejora las propiedades anticancerígenas de bortezomib en modelos de glioblastoma. Materiales sanitarios avanzados. 2022.
https://doi.org/10.1002/adhm.202201968
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