[ad_1]
(Proyector Nanowerk) Las defensas del sistema inmunitario del cuerpo tienden a destruir las nanopartículas sintéticas y, a menudo, son capturadas y eliminadas del cuerpo en cuestión de minutos. Este es, por supuesto, un gran obstáculo para el uso de la nanotecnología en la medicina.
Para evadir la respuesta inmunitaria del huésped, los investigadores han demostrado que la combinación de nanomateriales y estrategias biomiméticas puede cambiar diferentes nanomateriales de un «estado distinguible» a un «estado de encubrimiento». Por ejemplo, «recubriendo» las nanopartículas terapéuticas con membranas celulares, p. B. al disfrazar las nanopartículas como glóbulos rojos, a menudo pueden sobrevivir ilesos durante horas (lea más en nuestro artículo anterior Proyector Nanowerk: «Revestimiento de membrana celular como plataforma para la nanotecnología en medicina»).
El desarrollo de tales estrategias biomiméticas se ha convertido en un campo de investigación muy activo con el objetivo de desarrollar materiales y tecnologías clínicamente valiosos para aplicaciones de nanomedicina.
Una revisión reciente en Materiales funcionales avanzados («Medicina nanobiomimética») resume y analiza sistemáticamente los últimos avances en esta tecnología profunda, que van desde su diseño y modificación hasta sus aplicaciones nanomédicas amplias y diversas, que incluyen bioimagen, administración de fármacos, diagnóstico y terapia del cáncer e ingeniería de tejidos.
Los autores proporcionan una visión profunda de la relación entre la estrategia de preparación biomimética (de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba), la metodología de modificación (ingeniería de tamaño, forma y superficie) y las funciones biológicas de los nanomedicamentos y biomateriales para describir las diferentes propiedades de los materiales biomiméticos para el desarrollo. de la medicina nanobiomimética.
Los materiales biomiméticos se han explorado ampliamente en el campo del diagnóstico, la terapia y la ingeniería de tejidos, incluidos los hidrogeles biomiméticos, los liposomas biomiméticos, las micelas biomiméticas, los polímeros biomiméticos, las cerámicas biomiméticas (hidroxiapatita), las lipoproteínas de alta densidad (HDL) y las nanoestructuras biomiméticas como nanopartículas, nanotubos y nanofibras.
Los científicos consideran que la modulación precisa de parámetros estructurales clave (tamaño de partícula, forma y acabado superficial) son las estrategias más eficaces para diseñar nanosistemas biomiméticos deseables. La revisión entra en detalles sobre los tres parámetros.
Las estrategias biomiméticas han surgido como enfoques prometedores para la administración de fármacos de nanomedicina en tratamientos contra el cáncer. Los sistemas de administración de nanofármacos, incluidas las nanopartículas, los liposomas y las micelas, son capaces de lograr una administración precisa de fármacos a través de procesos de liberación controlable y de orientación pasiva al utilizar el efecto de permeabilidad y retención mejoradas (EPR).
Sin embargo, las aplicaciones clínicas de estos sistemas se ven obstaculizadas por una serie de obstáculos, como la eliminación inmunitaria, la biocompatibilidad, la toxicidad y los perfiles de biodistribución. Esta revisión aborda estrategias para abordar estos desafíos y resume de manera integral los avances recientes en la investigación de la medicina nanobiomimética, destaca la relación entre la biomimética y la nanomedicina y profundiza la comprensión de las estrategias biomiméticas.
Entrega de fármacos biomiméticos
Esta es una entrega muy biomimética de medicamentos contra el cáncer que muestra sus beneficios. Estos incluyen enfoques de encapsulación de membranas biomiméticas que incluyen sistemas de administración de fármacos biomiméticos basados en membranas de eritrocitos, membranas de plaquetas, membranas de células cancerosas, membranas de macrófagos y membranas de células madre. Nuevamente, se incluyen detalles para cada enfoque en la revisión.
Terapia biomimética con nanozimas
Otro enfoque reciente en la medicina del cáncer son las nanozimas, nanopartículas que imitan los sitios catalíticos de las enzimas naturales y pueden desencadenar selectivamente reacciones catalíticas específicas. Hasta ahora, los investigadores han desarrollado con éxito nanozimas similares a la peroxidasa, catalasa, oxidasa y superóxido dismutasa para aplicaciones biomédicas.
Quimioterapia biomimética
La quimioterapia sigue siendo uno de los métodos más comunes de tratamiento del cáncer a pesar de su toxicidad sistémica grave y su baja eficacia terapéutica debido a sus propiedades de direccionamiento ineficientes. Los enfoques terapéuticos biomiméticos basados en recubrimientos de membranas celulares han surgido como alternativas prometedoras.
Fototerapia biomimética
Como enfoque típico de estimulación exógena, el tratamiento tumoral preciso y eficaz podría lograrse mediante fototerapia biomimética, incluida la terapia fototérmica biomimética y la terapia fotodinámica biomimética. Estas técnicas utilizan agentes fototerapéuticos para realizar la generación de calor o especies reactivas de oxígeno (ROS) y aplican estrategias biomiméticas para superar las limitaciones inherentes de baja focalización.
Terapia sonodinámica biomimética
Como modalidad terapéutica no invasiva y novedosa, la terapia sonodinámica biomimética (SDT) puede lograr el propósito del tratamiento del cáncer activando sonosensibilizadores a través de la irradiación de ultrasonido para generar ROS. En contraste con las terapias convencionales, las ventajas de SDT son la alta selectividad espacio-temporal, la mínima invasividad y la capacidad de penetrar más profundamente en el tejido.
Para aumentar la eficacia de SDT, los investigadores han desarrollado varios sistemas de revestimiento de membranas biomiméticas.
terapia bacteriana
La terapia bacteriana dirigida al tumor se remonta a 1813, cuando Vautier descubrió que la gangrena gaseosa podía suprimir el crecimiento tumoral. A mediados de la década de 1990, aumentaron los estudios sobre el tratamiento con bacterias vivas debido a la creación de cepas de bacterias más eficaces y menos tóxicas. Hasta la fecha, varias terapias basadas en bacterias han avanzado a ensayos clínicos para la terapia del cáncer. Sin embargo, las toxicidades potenciales relacionadas con la infección siguen siendo un obstáculo importante para el desarrollo clínico, y los estudios han demostrado que es difícil reducir la toxicidad tisular mientras se mantienen los efectos terapéuticos, ya sea que se utilicen cepas naturales domesticadas y seleccionadas o simples bacterias modificadas genéticamente.
La generación de bacterias con nanotecnología es una forma eficaz de mejorar la capacidad anticancerígena de las bacterias debilitadas. Por ejemplo, se ha informado que la entrega de ADN y la expresión de genes diana se han logrado combinando Listeria monocytogenes con nanopartículas que contienen ADN.
Teranóstica biomimética
La teranóstica se considera una modalidad prometedora de la nanomedicina y puede lograr el diagnóstico y la terapia guiada por imágenes a través de funciones integradas diagnóstico-terapéuticas. Hasta la fecha, el desarrollo de la teranóstica biomimética ha optimizado la eficiencia diagnóstica y terapéutica, atribuida a su rendimiento de sigilo y homología conferido por las plataformas biomiméticas.
Ingeniería de tejidos biomiméticos
Además de la terapia contra el cáncer, la investigación de ingeniería de tejidos (el desarrollo de sustitutos de matriz artificial que imitan o mejoran la función de los tejidos) ha implementado estrategias biomiméticas para diseñar células madre mesenquimales, huesos, vasos sanguíneos y nervios, por ejemplo.
Otras enfermedades
Reconociendo la universalidad y diversidad de las estrategias biomiméticas, los investigadores también han desarrollado estrategias para abordar enfermedades como la terapia antibacteriana, la infección por VIH y la artritis reumatoide.
Para concluir su revisión, los autores enumeran una serie de desafíos y varios puntos críticos que creen que deben aclararse y abordarse para una mayor traducción clínica (ver arriba).
Miguel
Berger
–
Michael es autor de tres libros de la Royal Society of Chemistry:
Nanosociedad: empujando las fronteras de la tecnología,
Nanotecnología: el futuro es diminuto y
Nanoingeniería: Las habilidades y herramientas que hacen invisible la tecnología
Derechos de autor ©
Nanowerk
¡Conviértase en un escritor invitado de Spotlight! Únase a nuestro grupo grande y creciente de escritores invitados. ¿Acaba de publicar un artículo científico o tiene otros avances interesantes que le gustaría compartir con la comunidad de nanotecnología? Cómo publicar en nanowerk.com.
[ad_2]