Una nanopartícula inorgánica muestra potencial para su uso como cargador de fármacos

En pruebas realizadas en ratas, científicos observan que implantes con hidróxidos dobles laminares no inducen inflamación y también que aceleran el proceso de cicatrización

Por Karina Toledo  |  Agência FAPESP – Los hidróxidos dobles laminares (HDLs) son nanopartículas inorgánicas formadas por capas superpuestas de elementos tales como magnesio, hierro y aluminio. Estudios recientes han sugerido que este tipo de materiales, también conocidos como arcillas aniónicas o compuestos tipo hidrotalcita, pueden utilizarse como cargadores de fármacos.

Con el apoyo de la FAPESP, científicos de la Universidad de São Paulo (USP) y de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp), en Brasil, testearon en ratas la biocompatibilidad de implantes con HDL. Análisis realizados en el transcurso de los 30 días siguientes al procedimiento quirúrgico demostraron que, aparte de no inducir la inflamación, las nanopartículas inorgánicas aceleraron el proceso de cicatrización del tejido.

Los resultados de esta investigación, realizada durante el posdoctorado de Vanessa Roberta Rodrigues da Cunha, se dieron a conocer en la revista Scientific Reports.

“La mayoría de las pruebas de toxicidad con este tipo de material inorgánico se realizan en cultivos de células. Nosotros optamos por hacer la prueba in vivo pensando en una futura aplicación en humanos. Esto sería interesante, por ejemplo, para el tratamiento localizado de la inflamación”, dijo Vera Regina Leopoldo Constantino, docente del Instituto de Química (IQ) de la USP y coordinadora del trabajo.

Tal como explicó la investigadora, partículas del tipo de las HDL pueden hallarse en la naturaleza o también puede sintetizárselas en laboratorio con alto grado de pureza, utilizando para ello elementos presentes en el organismo humano, tales como el zinc, el magnesio y el hierro, además de aluminio. Las laminillas que forman este material poseen carga positiva, por eso para neutralizarlas se hace necesario poner entre ellas una especie con carga negativa: cloruro o carbonato.

“Al HDL formado por magnesio, aluminio y carbonato lo comercializa un laboratorio como medicamento antiácido. A partir de 2001, empezó a explorarse en la literatura científica la idea de reemplazar al carbonato por un fármaco, es decir, la utilización de las laminillas para transportar ese fármaco dentro del organismo humano”, comentó Leopoldo Constantino.

En diversos estudios, según la investigadora, se ha comprobado que el fármaco permanece mejor protegido dentro de las laminillas, lo cual puede ayudar a extender su tiempo de venta y a promover una liberación más controlada del principio activo dentro del organismo, evitando así picos que pueden provocar efectos colaterales.

“Algunos estudios muestran también que como las laminillas hacen mermar el proceso de degradación del fármaco dentro del organismo, sería posible al adoptar ese cargador el empleo de dosis menores del principio activo, lo cual también contribuye para la reducción de los efectos adversos. Con todo, antes que nada es necesario comprobar que dicho material es biocompatible, es decir, que no inducirá un proceso inflamatorio en el organismo”, dijo Constantino.

Neovascularización

Los experimentos en animales se realizaron en el marco de una colaboración con el grupo del profesor Ivan Hong Jun Koh, de la Escuela Paulista de Medicina (EPM-Unifesp), en cuyo laboratorio se ha estudiado la dinámica circulatoria de los microvasos, que son aquéllos que tienen un diámetro menor que 100 nanómetros.

Se implantaron pastillas de cinco milímetros (mm) de diámetro por dos mm de espesor conteniendo los HDLs sin ningún tipo de fármaco en el músculo abdominal de ratas adultas jóvenes y sanas. Se optó por esa zona debido a que está altamente vascularizada y, de producirse un proceso inflamatorio, sería fácil detectarlo.

A un grupo de animales se le aplicó HDL elaborado con magnesio, aluminio y cloruro, y a otro HDL de zinc, aluminio y cloruro. Se realizó un seguimiento del proceso de cicatrización durante 30 días y se los comparó con el de otros dos grupos de animales: uno de control negativo, sometido al mismo trauma quirúrgico, pero al que no se le aplicó ningún implante, y uno de control positivo, en el cual se implantó una tela de polipropileno, un material reconocidamente antigénico (capaz de inducir una respuesta inflamatoria).

“Utilizamos un abordaje inédito –la videomicroscopía SDF [Sidestream dark field]– para evaluar la capacidad de formación de nuevos vasos alrededor del implante. Este dato resulta relevante, pues, cuando existe inflamación, no se forman nuevos vasos sanguíneos y los microvasos ya existentes pasan a sufrir alteraciones en sus paredes. Esto puede resultar en la formación de trombos y en la disminución de la densidad vascular local”, explicó el profesor de la Unifesp.

Esta metodología, según explicó Koh, permite evaluar tanto la cantidad de vasos formados como sus características funcionales y estructurales, aparte de la dinámica del flujo sanguíneo.

“En los dos grupos de animales que recibieron el implante de HDL, la dinámica circulatoria fue tan buena como la del control negativo. Notamos que el HDL hecho con zinc estimuló más que el otro la neovascularización del tejido. En tanto, en el control positivo observamos lesiones vasculares”, comentó Koh.

Los análisis histológicos demostraron que mientras que en el control positivo hubo una ausencia de reconstrucción tisular como consecuencia de la inflamación, en los dos grupos que recibieron el HDL la respuesta cicatricial al cabo de los 30 días fue aún mejor que la que se observó en el control negativo. Según Koh, este resultado puede explicarse debido a la presencia de los metales zinc y magnesio, que son esenciales para el metabolismo celular y para la estructuración de proteínas.

“El grupo que recibió el HDL elaborado con zinc exhibió un crecimiento celular aún más acentuado y un tipo de colágeno distinto, más suelto, que el grupo sometido al implante de HDL hecho con magnesio. Esto resulta interesante, pues demuestra que es posible controlar qué tipo de proteína que se formará alrededor de ese cargador, de acuerdo con las necesidades de cada caso”, sostuvo Koh.

Para el investigador, estos resultados apuntan un gran potencial de aplicabilidad de los HDLs como cargadores de fármacos, e incluso como estimulantes de la proliferación celular.

Las próximas etapas

Las primeras pruebas de biocompatibilidad de los implantes de HDL se realizaron en tejido muscular sano. Según Leopoldo Constantino, actualmente se están realizando nuevos experimentos en los cuales las pastillas implantadas contienen una sustancia capaz de provocar inflamación en el tejido, y también con HDLs acoplados a un fármaco antiinflamatorio. Los resultados se darán a conocer en breve.

Puede leerse el artículo intitulado “Accessing the biocompatibility of layered double hydroxide by intramuscular implantation: histological and microcirculation evaluation” en el siguiente enlace: nature.com/articles/srep30547.