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(noticias nanowerk) ¿Tomar una pastilla o ponerse una inyección? Si tuvieran la opción, la mayoría de la gente probablemente elegiría lo primero.
Las tesis centrales
![Una representación de Cornell Prime (izquierda) con un fragmento de anticuerpo adjunto (centro) que se une a un receptor de células cancerosas HER2 (derecha)](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id51258.jpg)
Investigación
Las nanopartículas de sílice híbridas de núcleo y cubierta fluorescentes ultrapequeñas, conocidas como Cornell Prime Dots o C’Dots, se encuentran entre los nanoportadores de terapias que se pensaba que eran viables solo mediante inyección, pero una nueva investigación de Cornell ha demostrado el potencial para su administración oral.
«Debido a que las partículas son tan pequeñas, siempre pensamos que era posible que pudieran absorberse en el tracto gastrointestinal», dijo Ulrich Wiesner, profesor Spencer T. Olin en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Cornell Engineering. cuyo laboratorio desarrolló C’Dots hace casi dos décadas.
«Los pacientes probablemente preferirían tomar pastillas por vía oral que tener que ir al hospital para recibir una inyección», dijo Wiesner. “La mayoría de las terapias contra el cáncer actuales se administran mediante inyecciones. Así que la motivación estaba claramente ahí”.
Los resultados fueron publicados en Materiales avanzados (“Superación de las barreras asociadas con la administración oral de nanopartículas de sílice de núcleo-cubierta fluorescentes de diferentes tamaños”).
Los autores coautores son Jacob A. Erstling, Ph.D. ’22, y Thomas C. Gardinier, Ph.D. ’19, quienes trabajaron en Wiesner Group y ahora en Elucida Oncology, Inc., una empresa de biotecnología con sede en Nueva Jersey cofundada por Wiesner, y Nirmalya Bag, ex becaria postdoctoral en el Departamento de Química y Biología Química de la Facultad de Artes y Ciencias y ahora en la facultad del IIT Kharagpur en India.
Además del potencial de administración oral de C’Dots para el cáncer y otras terapias, la investigación también ha despertado un nuevo interés en la sílice ultrapequeña como beneficio para la salud. La sílice es el óxido más abundante en la corteza terrestre y se encuentra en las judías verdes, los plátanos y las verduras de hoja, entre otras cosas.
«La sílice ultrapequeña puede ser en realidad un material natural que ha circulado a través de la absorción intestinal en animales durante millones de años de evolución», dijo Wiesner, «y por lo tanto puede proporcionar beneficios al cuerpo de la misma manera que pequeñas cantidades de hierro, cobre, calcio». Se sabe que el magnesio y otros minerales son importantes para nuestro bienestar”.
El potencial de los C’Dots en medicina terapéutica ha llevado a varios descubrimientos importantes, incluida su capacidad, sin agentes citotóxicos, para desencadenar un programa de muerte celular en células cancerosas privadas de nutrientes conocido como ferroptosis. El último avance de C’Dot se produjo a principios de este año, cuando la combinación de fragmentos de anticuerpos y un fármaco que contenía los puntos erradicó permanentemente el cáncer de estómago en ratones tratados.
La administración oral de C’Dots ha sido un desafío debido a varios obstáculos importantes: moco intestinal; epitelio intestinal; y ácido del estómago. El moco protege al cuerpo de enfermedades al retardar la difusión de cuerpos extraños hacia el epitelio intestinal, incluidas las nanopartículas. El revestimiento epitelial, formado principalmente por enterocitos que forman uniones estrechas, es un obstáculo importante que no permite el paso de objetos más grandes.
El grupo de Wiesner realizó numerosas pruebas con nanopartículas simples (sin fármacos adjuntos) de varios tamaños de 5 a 50 nanómetros de diámetro y descubrió que las partículas de menos de 20 nanómetros (incluidos los C’Dots) tenían una permeabilidad suficientemente alta a través de la capa mucosa y el epitelio para la vía oral. La administración tuvo entrega.
Luego, el grupo realizó experimentos de administración oral en una pequeña cantidad de ratones y encontró absorción en el torrente sanguíneo y eliminación renal exitosa sin una corona de proteínas que se observa típicamente con otros portadores de medicamentos. Wiesner enfatizó que la evidencia de absorción por vía oral en animales no es garantía de resultados similares en humanos, pero «el hecho de que veamos en animales que las partículas se absorben en el torrente sanguíneo es significativo en sí mismo».
El grupo también desarrolló una pastilla recubierta de polímero que protegería a los C’Dots equipados con medicamentos de la descomposición en el ácido del estómago.
La capacidad de C’Dots para desencadenar ferroptosis hizo que Wiesner pensara en los posibles beneficios para la salud de la sílice, que se encuentra en muchos alimentos saludables. Wiesner consultó con Saurabh Mehta, profesora Janet y Gordon Lankton en el Departamento de Ciencias de la Nutrición de la Facultad de Ecología Humana.
«Le preguntamos: ‘¿Qué sabes sobre el efecto antitumoral en un ambiente donde la dieta es rica en productos de sílice biogénica?'», dijo Wiesner. “Y él dijo: ‘No lo sabemos; Nadie nunca ha hecho esa pregunta’”.
Mehta dijo que es necesario estudiar más a fondo los efectos de la sílice en el sistema inmunológico y la microbiota intestinal.
«El dióxido de silicio es omnipresente en nuestro sistema alimentario y se utiliza en diversas etapas de la producción, procesamiento y envasado de alimentos, incluso como aditivo alimentario», dijo Mehta, coautor del estudio. “En general, se considera seguro; Algunos estudios también muestran que pueden tener actividad biológica y beneficios para la salud que deben investigarse más a fondo”.
Otros contribuyentes fueron Richard Cerione, profesor Goldwin Smith en el Departamento de Química y Biología Química (A&S); Robert Weiss, Profesor de Genética Molecular del Departamento de Ciencias Biomédicas de la Facultad de Medicina Veterinaria; Barbara Baird, profesora Horace White del Departamento de Química y Biología Química (A&S); así como numerosos antiguos estudiantes de doctorado y posdoctorados del grupo Wiesner.
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