PUBLICADO EN 'APL MATERIALS'
Identifican nuevos agentes para encapsular el óxido nítrico y administrarlo como fármaco
JANO.es · 31 diciembre 2014 11:09
El hallazgo abre la puerta a nuevos enfoques para el tratamiento de infecciones peligrosas y condiciones del corazón.
Un grupo de científicos dirigido por expertos del Instituto Lavoisier de la Universidad de Versailles, en Francia, han identificado una manera estable de envolver un gas químico conocido como óxido nítrico (NO) en un armazón metal orgánico. Esta cápsula química podría permitir a los médicos administrar óxido nítrico de una forma más altamente controlada a los pacientes, lo que abriría la puerta a un nuevo enfoque en el tratamiento de infecciones peligrosas y patologías del corazón.
El óxido nítrico (no confundir con el óxido nitroso -NO2-, también conocido como gas de la risa, administrado, sobre todo, por odontólogos) es una de las pocas moléculas de gas de las que se sabe que están involucradas en las vías de señalización biológica, los engranajes fisiológicos del organismo. Se encuentra en las células de bacterias, plantas, animales y hongos.
En los seres humanos, NO es un potente vasodilatador, razón por la que se usa a menudo para tratar la insuficiencia respiratoria en neonatos prematuros. También tiene una fuerte acción antibacteriana; de hecho, las células del sistema inmune humano producen naturalmente NO como una forma de matar a los patógenos invasores. Además, el óxido nítrico es el principal neurotransmisor vasoactivo que regula la erección masculina: el envejecimiento de los nervios inhibe la liberación de la molécula, causando la disfunción eréctil.
El problema, no obstante, es su dispensación, ya que se trata de un gas. En los últimos años, la capacidad de almacenamiento del gas y su biocompatibilidad con infraestructuras metal-orgánicas, compuestos solubles que constan de iones de metales y productos químicos orgánicos rígidos que pueden atrapar de manera estable las moléculas de gas, se han perfilado como candidatos para la administración de fármacos a base de gas.
El nuevo trabajo, cuyos resultados se publican en APL Materials, va más lejos que nunca en este aspecto, desmostrando que estos armazones organometálicos pueden almacenar y administrar NO lentamente durante una cantidad de tiempo sin precedentes, algo que es clave para la acción antitrombogénica de este fármaco.
"Este es un método sutil y eficiente para almacenar y entregar grandes cantidades de NO con efectos antibacterianos", subraya Christian Serre, director de investigación del CNRS en el Instituto Lavoisier de Versalles. El equipo de Serre había informado anteriormente del uso de sólidos híbridos porosos, tales como infraestructuras organometálicas, para la distribución controlada de gas de óxido nítrico. Su trabajo actual se centra en cápsulas de derivados de policarboxilatos de hierro.
El óxido nítrico (no confundir con el óxido nitroso -NO2-, también conocido como gas de la risa, administrado, sobre todo, por odontólogos) es una de las pocas moléculas de gas de las que se sabe que están involucradas en las vías de señalización biológica, los engranajes fisiológicos del organismo. Se encuentra en las células de bacterias, plantas, animales y hongos.
En los seres humanos, NO es un potente vasodilatador, razón por la que se usa a menudo para tratar la insuficiencia respiratoria en neonatos prematuros. También tiene una fuerte acción antibacteriana; de hecho, las células del sistema inmune humano producen naturalmente NO como una forma de matar a los patógenos invasores. Además, el óxido nítrico es el principal neurotransmisor vasoactivo que regula la erección masculina: el envejecimiento de los nervios inhibe la liberación de la molécula, causando la disfunción eréctil.
El problema, no obstante, es su dispensación, ya que se trata de un gas. En los últimos años, la capacidad de almacenamiento del gas y su biocompatibilidad con infraestructuras metal-orgánicas, compuestos solubles que constan de iones de metales y productos químicos orgánicos rígidos que pueden atrapar de manera estable las moléculas de gas, se han perfilado como candidatos para la administración de fármacos a base de gas.
El nuevo trabajo, cuyos resultados se publican en APL Materials, va más lejos que nunca en este aspecto, desmostrando que estos armazones organometálicos pueden almacenar y administrar NO lentamente durante una cantidad de tiempo sin precedentes, algo que es clave para la acción antitrombogénica de este fármaco.
"Este es un método sutil y eficiente para almacenar y entregar grandes cantidades de NO con efectos antibacterianos", subraya Christian Serre, director de investigación del CNRS en el Instituto Lavoisier de Versalles. El equipo de Serre había informado anteriormente del uso de sólidos híbridos porosos, tales como infraestructuras organometálicas, para la distribución controlada de gas de óxido nítrico. Su trabajo actual se centra en cápsulas de derivados de policarboxilatos de hierro.
Liberación controlada
Serre y su grupo trabajaron en colaboración con el equipo de Russell Morris de la Universidad de St Andrews, en Escocia, e investigadores de la Universidad de Baja Normandía, en Francia. Los científicos analizaron las propiedades de adsorción de NO y la liberación desde varios marcos biodegradables y biocompatibles porosos organometálicos de carboxilato de hierro mediante el uso de análisis de espectroscopia de infrarrojos, adsorción y desorción isotermas y ensayos de liberación desencadenada con agua.
Al hacerlo, confirmaron la gran capacidad de absorción de óxido nítrico de las cápsulas de hierro, y que el NO se estaba uniendo fuertemente a los sitios de metal ácidos en las moléculas. También vieron que reducir parcialmente el hierro (III) a hierro (II) aumenta la afinidad de las moléculas de NO a la cápsula. Esta fuerte interacción permite una liberación controlada durante un estado prolongado de tiempo al día a nivel biológico. Esta escala de tiempo depende tanto de la estructura del marco de metal orgánico como del estado de oxidación del hierro, que puede ser calibrado cuidadosamente como sea necesario para el tratamiento con fármacos.
Estas actuaciones podrían allanar el camino para su uso en terapias médicas o formulaciones cosméticas, uno de los objetivos del consorcio de Serre en un futuro próximo. El trabajo actual y futuro incluye el uso de otros experimentos espectroscópicos para entender el complejo comportamiento de los marcos de hierro una vez cargados de óxido nítrico.
Serre y su grupo trabajaron en colaboración con el equipo de Russell Morris de la Universidad de St Andrews, en Escocia, e investigadores de la Universidad de Baja Normandía, en Francia. Los científicos analizaron las propiedades de adsorción de NO y la liberación desde varios marcos biodegradables y biocompatibles porosos organometálicos de carboxilato de hierro mediante el uso de análisis de espectroscopia de infrarrojos, adsorción y desorción isotermas y ensayos de liberación desencadenada con agua.
Al hacerlo, confirmaron la gran capacidad de absorción de óxido nítrico de las cápsulas de hierro, y que el NO se estaba uniendo fuertemente a los sitios de metal ácidos en las moléculas. También vieron que reducir parcialmente el hierro (III) a hierro (II) aumenta la afinidad de las moléculas de NO a la cápsula. Esta fuerte interacción permite una liberación controlada durante un estado prolongado de tiempo al día a nivel biológico. Esta escala de tiempo depende tanto de la estructura del marco de metal orgánico como del estado de oxidación del hierro, que puede ser calibrado cuidadosamente como sea necesario para el tratamiento con fármacos.
Estas actuaciones podrían allanar el camino para su uso en terapias médicas o formulaciones cosméticas, uno de los objetivos del consorcio de Serre en un futuro próximo. El trabajo actual y futuro incluye el uso de otros experimentos espectroscópicos para entender el complejo comportamiento de los marcos de hierro una vez cargados de óxido nítrico.
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