Un grup de recerca interdisciplinari sintetitza nanocàpsules per l’alliberament de fàrmacs amb tres agents de contrast per ser utilitzades en tres tècniques d’imatge biomèdica i així estudiar-ne la biodistribució. L’estudi, co-liderat per investigadores del VHIR i de l’ICMAB-CSIC, i forma part d’un projecte europeu per preparar nanomaterials biodegradables, biocompatibles i segurs, per imatge biomèdica i reparació cerebral després d’un ictus.
La nanomedicina està, en gran mesura, centrada en el disseny de nanosistemes com a eines de diagnosi i teràpia (teragnosi), és a dir, nanomaterials que permetin identificar una patologia mitjançant tècniques d’imatge biomèdica, i alliberin agents terapèutics de manera controlada pel seu tractament.
Un grup de recerca de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) i del Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR), en col·laboració amb el CICbiomaGUNE (País Basc) i la Universitat d’Artois (França), han desenvolupat unes nanocàpsules que es poden administrar per via intravenosa i visualitzar-ne la biodistribució in vivo mitjançant tres tècniques diferents d’imatge mèdica.
Les nanocàpsules s’utilitzen per administració de fàrmacs que o bé són insolubles, o molt sensibles, o estan formats per diversos components. Amb les nanocàpsules, també s’aconsegueix protegir el fàrmac encapsulat de la seva degradació, inactivació o de la depuració sistèmica, i reduir-ne la toxicitat, si és el cas. A més, les nanocàpsules permeten la funcionalització o modificació de la seva superfície, i incorporar-hi agents de contrast per imatge biomèdica, com és el cas d’aquest estudi.
Les tècniques d’imatge biomèdica estudiades aquí inclouen la imatge per ressonància magnètica (RM), la fluorescència (blava i infraroig proper) i la tomografia per emissió de positrons (PET). Les tres són eines no invasives de diagnosi per imatge i de recerca experimental que permeten visualitzar on es troben les nanocàpsules en temps real a l’interior de l’organisme.
Fer servir més d'un agent de contrast per estudiar la biodistribució d'un nanofàrmac in vivo permet tenir informació adicional, ja que les tres tècniques d'imatge tenen diferents límits de sensibilitat i de resolució, i es poden utilizar en diferents nivells de desenvolupament del fàrmac, o per detectar-ne la biodistribució en diferents teixits del cos humà.
Les nanocàpsules estan fetes d’un biopolímer biodegradable i biocompatible, el PLGA (àcid poly(lactic-co-glycolic)), aprovat per la FDA (Administració d’Aliments i Fàrmacs dels Estats Units). L’estudi confirma que són segures tant in vivo com in vitro.
A més, la particularitat de les nanocàpsules sintetitzades en aquest estudi és que s’han funcionalitzat de forma modular, ja que els tres agents de contrast es poden posar i treure de manera separada o bé simultàniament. “Aquest fet permet que en cada fase de desenvolupament del nanomedicament, es pugui fer servir una tècnica d’imatge diferent per validar els resultats” explica Anna Roig, investigadora que lidera l’estudi a l’ICMAB.
Aquests agents de contrast s’utilitzen en les tres tècniques d’imatge biomèdica, tot mantenint la mida i la forma de les nanocàpsules, i sense interferències creuades entre ells ni amb el fàrmac que s’encapsula dins la nanocàpsula.
“Un gran repte de la nanomedicina és com fer una administració local de forma no invasiva dels nanomaterials amb un alliberament controlat de l’agent terapèutic, especialment en teixits de difícil accés com és el cervell. Per això, tenir noves formulacions biocompatibles que permetin fer-ne un seguiment a nivell de neuroimatge in vivo són molt necessaris en fases de recerca pre-clínica per valorar el desenvolupament de tractaments específics”, explica Anna Rosell, investigadora que lidera l’estudi al VHIR.
“Per tenir èxit en la translació dels nanomaterials preparats al laboratori cap als assajos clínics, hem de sintetizar nanomaterials el més simples possible per l'aplicació final. Per això és interessant l'estratègia modular que presentem, on ni la morfologia ni la mida del nanofàrmac es veuen modificades al afegir o treure agents de contrast a la nanocàpsula, ni tampoc el fàrmac encapsulat a dins” afirma Anna Roig.
L’estudi està liderat per Anna Rosell, Cap del Grup de Recerca en Malalties Neurovasculars del VHIR, i per Anna Roig, Professora d’Investigació de l’ICMAB-CSIC al Grup de Nanopartícules i Nanocomposites. Les dues investigadores participen en el projecte europeu MAGBBRIS dedicat a investigar “Nous biomaterials magnètics per reparació cerebral i imatge biomédica després d’un ictus” (coordinat per Rosell). Aquest estudi, publicat ara a la revista Nanoscale, està emmarcat en aquest projecte, i és el primer pas abans de provar l’eficiència de les nanocàpsules en teràpies reparadores després d’un ictus.
Comunicació ICMAB i VHIR
Article de referència:
PLGA protein nanocarrier with tailor-made fluorescence/MRI/PET imaging modalities. Yajie Zhang, Miguel García-Gabilondo, Alba Grayston, Irene V. J. Feiner, Irene Anton-Sales, Rodrigo A. Loiola, Jordi Llop, Pedro Ramos-Cabrer, Ignasi Barba, David Garcia-Dorado, Fabien Gosselet, Anna Rosell and Anna Roig. Nanoscale, 2020, 12, 4988-5002. DOI: 10.1039/C9NR10620K