Crean nanoesponjas que absorben las toxinas liberadas por infecciones bacterianas y otros agentes
17/04/2013 - E.P.
Absorben diferentes toxinas independientemente de la estructura molecular a diferencia de sin necesidad de ser personalizados y sintetizados para cada tipo de toxina
Ingenieros de la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos) han inventado una "nanoesponja" capaz de eliminar de forma segura una amplia clase de toxinas peligrosas de la sangre, incluyendo las producidas por 'Staphylococcus aureus' resistente a la meticilina (SARM), 'E. coli', serpientes venenosas y abejas, según publica en la revista Nature Technology.
Estas nanoesponjas, que hasta el momento se han estudiado en modelos experimentales, pueden neutralizar "poros formadores de toxinas", que destruyen las células al perforar las membranas celulares. A diferencia de otros antitoxinas que necesitan ser personalizados y sintetizados para el tipo de toxina individual, las nanoesponjas pueden absorber diferentes toxinas formadoras de poros, independientemente de sus estructuras moleculares.
En un estudio contra la toxina alfa-hemolisina de SARM, la pre-inoculación con nanoesponjas hizo que el 89 por ciento de los sujetos del modelo estudiado sobreviviera a dosis letales. Además, la administración de nanoesponjas después de la dosis letal conduce a una supervivencia del 44 por ciento.
"Esta es una nueva manera de eliminar las toxinas del torrente sanguíneo", afirma Liangfang Zhang, profesor de Nanoingeniería en la Escuela Jacobs de Ingeniería de la UC San Diego y autor principal del estudio. "En lugar de crear tratamientos específicos para las toxinas individuales, estamos desarrollando una plataforma que puede neutralizar las toxinas causadas por una amplia gama de patógenos, incluyendo SARM y otras bacterias resistentes a los antibióticos", resalta Zhang.
El trabajo también podría conducir a terapias para las mordeduras de serpientes venenosas y picaduras de abejas, lo que haría más probable que los médicos o personas en situación de riesgo puedan salvar vidas. Los investigadores están intentando traducir este trabajo en terapias aprobadas.
"Una de las primeras aplicaciones que perseguimos es que sea un tratamiento del SARM. Es por eso que hemos estudiado una de las toxinas más virulentas de SARM en nuestros experimentos", adelantó "Jack" Che-Ming Hu, primer autor y ahora investigador en el laboratorio de Zhang, que obtuvo su doctorado en Bioingeniería de la Universidad de California en San Diego en 2011.
Con el fin de eludir el sistema inmune y permanecer en el torrente sanguíneo, las nanoesponjas se envuelven en membranas de eritrocitos. Esta tecnología de camuflaje en célula sanguínea fue desarrollada en el laboratorio de Zhang en la Universidad de California San Diego. Los investigadores demostraron previamente que las nanopartículas disfrazadas de células rojas de la sangre podrían utilizarse para entregar fármacos contra el cáncer directamente a un tumor.
Las nanoesponjas se parecen a las células rojas de la sangre y, por lo tanto, sirven como señuelos de células sanguíneas rojas en las que se acumulan las toxinas. Tienen una vida media de 40 horas en los modelos experimentales, absorben las toxinas nocivas y las desvían lejos de sus objetivos celulares. Cada nanoesponja tiene un diámetro de aproximadamente 85 nanómetros y está hecho de un núcleo de polímero biocompatible envuelto en los segmentos de las membranas de los glóbulos rojos.
Sólo una membrana de glóbulo rojo puede hacer miles de nanoesponjas, que son 3.000 veces más pequeñas que un glóbulo rojo. Con una sola dosis, este ejército de nanoesponjas inunda el torrente sanguíneo, superando en número a las células rojas de la sangre, e intercepta las toxinas. La administración de nanoesponjas y la toxina alfa-hemolisina simultáneamente a una relación de toxina a nanoesponja de 70:1 neutralizó las toxinas y no causó ningún daño discernible.
Estas nanoesponjas, que hasta el momento se han estudiado en modelos experimentales, pueden neutralizar "poros formadores de toxinas", que destruyen las células al perforar las membranas celulares. A diferencia de otros antitoxinas que necesitan ser personalizados y sintetizados para el tipo de toxina individual, las nanoesponjas pueden absorber diferentes toxinas formadoras de poros, independientemente de sus estructuras moleculares.
En un estudio contra la toxina alfa-hemolisina de SARM, la pre-inoculación con nanoesponjas hizo que el 89 por ciento de los sujetos del modelo estudiado sobreviviera a dosis letales. Además, la administración de nanoesponjas después de la dosis letal conduce a una supervivencia del 44 por ciento.
"Esta es una nueva manera de eliminar las toxinas del torrente sanguíneo", afirma Liangfang Zhang, profesor de Nanoingeniería en la Escuela Jacobs de Ingeniería de la UC San Diego y autor principal del estudio. "En lugar de crear tratamientos específicos para las toxinas individuales, estamos desarrollando una plataforma que puede neutralizar las toxinas causadas por una amplia gama de patógenos, incluyendo SARM y otras bacterias resistentes a los antibióticos", resalta Zhang.
El trabajo también podría conducir a terapias para las mordeduras de serpientes venenosas y picaduras de abejas, lo que haría más probable que los médicos o personas en situación de riesgo puedan salvar vidas. Los investigadores están intentando traducir este trabajo en terapias aprobadas.
"Una de las primeras aplicaciones que perseguimos es que sea un tratamiento del SARM. Es por eso que hemos estudiado una de las toxinas más virulentas de SARM en nuestros experimentos", adelantó "Jack" Che-Ming Hu, primer autor y ahora investigador en el laboratorio de Zhang, que obtuvo su doctorado en Bioingeniería de la Universidad de California en San Diego en 2011.
Con el fin de eludir el sistema inmune y permanecer en el torrente sanguíneo, las nanoesponjas se envuelven en membranas de eritrocitos. Esta tecnología de camuflaje en célula sanguínea fue desarrollada en el laboratorio de Zhang en la Universidad de California San Diego. Los investigadores demostraron previamente que las nanopartículas disfrazadas de células rojas de la sangre podrían utilizarse para entregar fármacos contra el cáncer directamente a un tumor.
Las nanoesponjas se parecen a las células rojas de la sangre y, por lo tanto, sirven como señuelos de células sanguíneas rojas en las que se acumulan las toxinas. Tienen una vida media de 40 horas en los modelos experimentales, absorben las toxinas nocivas y las desvían lejos de sus objetivos celulares. Cada nanoesponja tiene un diámetro de aproximadamente 85 nanómetros y está hecho de un núcleo de polímero biocompatible envuelto en los segmentos de las membranas de los glóbulos rojos.
Sólo una membrana de glóbulo rojo puede hacer miles de nanoesponjas, que son 3.000 veces más pequeñas que un glóbulo rojo. Con una sola dosis, este ejército de nanoesponjas inunda el torrente sanguíneo, superando en número a las células rojas de la sangre, e intercepta las toxinas. La administración de nanoesponjas y la toxina alfa-hemolisina simultáneamente a una relación de toxina a nanoesponja de 70:1 neutralizó las toxinas y no causó ningún daño discernible.
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