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Aunque la apoptosis inducida por la terapia quimiodinámica (CDT) es un tratamiento potencial contra el cáncer, su implementación clínica se ve obstaculizada debido a la baja eficacia y los efectos secundarios. Un artículo publicado en la revista Acta Biomaterialiademostró la preparación de nanocatalizadores protegidos con ginsenósido-Rg3 de ingeniería de superficie con distribución mejorada de órganos, baja toxicidad y aumento en vivo Eficacia.
![Los nanocatalizadores diseñados mejoran la seguridad clínica de las terapias contra el cáncer](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_39592_16614402185072644.jpg)
Estudio: Nanocatalizadores dinámicos protegidos con ginsenósido para una terapia combinada segura de ferroptosis-apoptosis. Crédito: Kateryna Kon/Shutterstock.com
Los nanocatalizadores protegidos con Rg3 formaron nanoclusters hidrofílicos que ayudaron a prolongar su circulación en el torrente sanguíneo y aumentaron su acumulación en el sitio del tumor. Los nanoclusters hidrofílicos de nanocatalizadores proporcionaron una plataforma de carga de fármacos para que Rg3 aumentara su biodisponibilidad y lograra un efecto sinérgico.
Los nanocatalizadores protegidos con Rg3 activaron simultáneamente la apoptosis y la ferroptosis para mejorar la eficacia anticancerígena. Además, la administración de nanocatalizadores protegidos con Rg3 suprimió el 86,6 % de la toxicidad del crecimiento tumoral y prolongó el tiempo de supervivencia de los ratones. El presente trabajo abordó los problemas de bioseguridad asociados con la nanomedicina y proporcionó nuevos conocimientos sobre las terapias antitumorales asociadas con la ferroptosis-apoptosis catalítica.
Nanocatalizadores en el tratamiento del cáncer
Los desarrollos recientes en nanotecnología han permitido a los investigadores estudiar los efectos del confinamiento en los nanocatalizadores, incluidos los cambios en las propiedades físicas, electrónicas y fotónicas. Debido al tamaño, la forma y las propiedades únicos de los nanomateriales, los científicos han desarrollado muchos nanocatalizadores con funciones de largo alcance.
Los nanocatalizadores se encuentran en el límite entre catalizadores heterogéneos y homogéneos en el sentido de que en muchos casos ofrecen ventajas de ambos en términos de actividad, selectividad, eficiencia y reutilización. El desarrollo de nanocatalizadores promovió su integración en la biomedicina y condujo a una estrategia de tratamiento avanzada llamada terapia nanocatalítica, que incluye CDT, terapia fotodinámica, terapias sonodinámicas y electrodinámicas.
En particular, la CDT se utiliza como tratamiento anticancerígeno basado en una reacción catalítica de Fenton y sin necesidad de un campo aplicado externamente. CDT sirve como catalizador para convertir el peróxido de hidrógeno (H2O2) e iones de hierro en especies reactivas de oxígeno (ROS) a través de reacciones de Fenton. El ROS formado ingresa al núcleo celular a través de los poros nucleares y provoca la apoptosis celular. Y así fue como sucedió en vivo los efectos terapéuticos dependen de la reacción de Fenton.
La ferroptosis es una muerte celular regulada no apoptótica. Es morfológica, bioquímica y genéticamente distinta de otras formas bien conocidas de muerte celular, incluida la apoptosis, diversas formas de necrosis y autofagia. La ferroptosis es un proceso de muerte celular estrechamente regulado impulsado por las ROS lipídicas dependientes de hierro acumuladas. El desequilibrio metabólico mortal resultante de la deficiencia de glutatión o la inactivación de la glutatión peroxidasa 4 es el ejecutor de la ferroptosis dentro de la célula cancerosa.
Nanocatalizadores protegidos con Rg3 para una terapia segura de ferroptosis-apoptosis
La terapia combinada de ferroptosis-apoptosis es una estrategia potencial de inhibición del crecimiento tumoral que requiere un metal multifuncional que pueda llegar al sitio del tumor y modular los efectos catalíticos de H2O2 y activadores de ferroptosis.
Además, también es importante que el hierro (Fe2+) del estrés oxidativo debido a su alta eficiencia de reacción en comparación con su ion férrico (Fe3+) Contraparte iónica. Por lo tanto, el logro de estos objetivos puede combatir los problemas de toxicidad asociados con los metales pesados de tipo Fenton en CDT.
A pesar de los beneficios de Rg3 en el tratamiento del cáncer y la prevención del daño hepático, tienen una biodisponibilidad extremadamente baja y los riñones los metabolizan fácilmente. Por lo tanto, una cantidad muy pequeña de Rg3 llega al sitio del tumor, lo que reduce su eficacia.
El presente trabajo tuvo como objetivo superar los desafíos anteriores mediante la síntesis de un nano-hierro-platino multicapa (FePt)-Rg3 (NFPR) con microestructuras jerárquicas utilizando (FePt)@(Fe).1−xpuntoX)Oj(OH)p.ej nanopartículas híbridas acopladas con Rg3, formando finalmente nanocatalizadores dinámicos protegidos por Rg3.
La funcionalización superficial de nanopartículas con Rg3 alteró las propiedades farmacocinéticas de los nanocatalizadores resultantes y aumentó su tiempo de circulación en el torrente sanguíneo. La farmacocinética mejorada aumentó la acumulación de nanocatalizadores protegidos con Rg3 en tumores cuando se administró sistemáticamente en un modelo de ratón con tumor pancreático.
La acumulación de los nanocatalizadores sintetizados se degradó en el microambiente tumoral (TME) debido a la vulnerabilidad de NFPR en TME ácido. Por lo tanto, la presente estrategia abordó la fuga prematura de iones metálicos antes de llegar al sitio objetivo, que normalmente no se observa en la CDT convencional.
Además, aprovechando el grupo hidrofílico formado por los nanocatalizadores, transporta más Rg3 al sitio del tumor, superando la limitación de la escasa biodisponibilidad que se encuentra en la Rg3 pura. El Hada2+ y fe3+ Los iones presentes en el nanofármaco fabricado estimularon la apoptosis y la ferroptosis. Por lo tanto, el presente estudio ofreció nanocatalizadores dinámicos funcionalizados con Rg3 como una terapia contra el cáncer eficaz y segura.
Conclusión
En resumen, los nanocatalizadores protegidos con Rg3 sirvieron como un ion ferroso transformable para la terapia combinada de ferroptosis-apoptosis contra el cáncer. La NFPR modificó la farmacocinética y la distribución de órganos de los nanocatalizadores y evitó el daño hepático causado por las nanopartículas, abordando así los problemas de bioseguridad de los nanomedicamentos.
La alta estabilidad en el entorno fisiológico y la superficie hidrófila de NFPR permitieron su amplia circulación en el torrente sanguíneo. Además, el NFPR escapó a la degradación por factores endógenos mucho antes de que el activador de ferroptosis alcanzara el tumor, activando así la ferroptosis y la apoptosis de las células cancerosas.
La administración de nanocatalizadores protegidos con Rg3 suprimió el crecimiento de tumores pancreáticos sin causar efectos tóxicos en las células sanas. Por lo tanto, el presente trabajo ofreció una nueva estrategia para desarrollar una terapia anticancerígena sinérgica de ferroptosis-apoptosis para el tratamiento del cáncer.
Referencia
Zhao, X. et al. (2022) Nanocatalizadores dinámicos protegidos con ginsenósido para una terapia de combinación segura de ferroptosis-apoptosis. Acta Biomaterialia. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706122005037?via%3Dihub
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