Bilatzailea
Nanosendagiles per a regenerar la pell
L'escorça humana és un òrgan complex format per tres capes que compleixen una sèrie de funcions indispensables, entre elles la barrera protectora contra microorganismes i la regulació de temperatura. Quan es fereix, aquestes capes inicien un procés coordinat de curació, però en pacients amb diabetis o infeccions persistents aquest procés pot quedar deteriorat i les ferides cronificarse. Encara que els tractaments estàndard (apòsits i teles de gas) ofereixen protecció física, són passius i no solucionen la disfunció biològica subjacent. És per això que les nanopartícules estan sent estudiades com una opció innovadora, ja que poden ser "enginyers" moleculars capaços de guiar i millorar el procés de curació interactuant directament amb les cèl·lules.
Dissenyant nanopartícules per a la reparació tèxtil
Un grup internacional d'investigadors format per la Universitat del País Basc i POLYMAT, en col·laboració amb la Universitat Charité de Berlín, ha aconseguit un important pas endavant en el desenvolupament d'una nova classe de nanopartícules especialment dissenyades per a donar suport al procés de reparació complexa de la pell.
Aquestes nanopartícules s'han generat a través d'un procés que es denomina capa per capa (layer-by-layer), mitjançant la col·locació capa per capa dels compostos químics desitjats en la superfície de les partícules. Aquest procés es pot comparar amb la construcció d'una petita esfera en la qual cada capa té un propòsit biològic o químic específic. El resultat final és una estructura similar a la ceba, ja que està formada per múltiples capes especialitzades que s'agrupen al voltant d'un nucli central i estan escalonades. Aquestes nanopartícules estan compostes de polímers biodegradables i biocompatibles: aquests materials es descomponen naturalment en el cos al llarg del temps sense causar efectes biològics adversos. Això els fa especialment prometedors per a les aplicacions mèdiques.
Aquesta enginyeria detallada permet als científics decidir com es comportarà la partícula després que s'introdueix en el cos. Per exemple, unes certes capes internes es poden utilitzar per a protegir els medicaments mentre que altres capes controlen el moment d'alliberament d'aquestes substàncies. La capa externa, per contra, està adaptada perquè les cèl·lules del cos interactuin entre si, actuant com un petit enginyer que treballa amb precisió a escala microscòpica.
L'equip de recerca va analitzar la influència de la capa externa o "recobriment" de la nanopartícula en la causa d'aquesta. Aquesta és la part que entra en contacte directe amb les principals cèl·lules de reparació de la pell, els queratinòcits. Aquestes cèl·lules són les més abundants de l'epidermis i són els agents principals responsables de tancar la ferida i recuperar la integritat de la pell. Per a optimitzar la interacció entre partícules i queratinòcits, els investigadors van estudiar diferents polisacàrids, llargues cadenes de molècules de sucre que es troben en la naturalesa. Aquests sucres són ideals per a ús mèdic a causa del seu alt grau de biocompatibilitat. En concret, es van analitzar quatre polisacàrids: àcid hialurònic, trimetilo quitosano, sulfat de dextrán i fucoidano.
Els resultats d'aquest estudi van ser cridaners. Quan les nanopartícules estaven recobertes amb aquests polisacàrids, principalment àcid hialurònic, les cèl·lules de queratinòcits van absorbir les nanopartícules en grans quantitats, a vegades aconseguint una taxa d'absorció del 80% en 4 hores. Aquesta alta eficiència suggereix que les cèl·lules de pell estan naturalment "sintonitzades" per a detectar aquests polisacàrids. Aquesta detecció es deu al fet que la superfície d'una cèl·lula està recoberta de proteïnes especialitzades que funcionen com a petits sensors. Quan es troben amb una estructura sucrera coneguda, són més fàcils d'unir.
Responsables del projecte de recerca (d'esquerra a dreta): Aitor Larrañaga, María Ángela Motta i Marcelo Calderón.
Aquests "petits enginyers" nanopartícules fan molt més que entrar a la cèl·lula. Impulsen activament el procés de renovació de la pell. Millorant les interaccions entre cèl·lules i partícules i creant un entorn biològic més adequat, aquestes nanopartícules ajuden els queratinòcits a moure's a través de l'àrea de la ferida. Aquesta migració és el pas bàsic necessari perquè la pell tanqui un buit físic i recuperi el nostre òrgan de protecció.
Per a assegurar-se que aquests resultats són aplicables a la medicina real, els investigadors van superar les proves de laboratori bàsiques i van realitzar experiments utilitzant mostres de pell de l'home que van prendre d'alguns donants sans. Les troballes van ser especialment positius per a les nanopartícules recobertes amb àcid hialurònic. Aquestes partícules precises van millorar significativament la reparació tissular, ja que no sols ajudaven a formar la capa d'una nova cèl·lula de pell, sinó que també estimulaven el creixement de nous vasos sanguinis. Aquest últim punt és vital, ja que els vasos sanguinis subministren els nutrients i l'oxigen que qualsevol teixit necessita per a sobreviure i créixer. Un de les troballes més interessants va ser que l'aplicació de l'àcid hialurònic en la seva forma crua no aportava els mateixos beneficis. Això subratlla la importància del disseny de la nanopartícula. Embolicant el polisacàrid en un sistema estructurat, pot romandre més temps en la zona de la ferida, evitar la degradació ràpida i interactuar més amb les cèl·lules.
Un nou capítol per a la medicina regenerativa
Aquestes troballes ens dirigeixen cap a un futur en el qual els tractaments de ferides no seran sol tractaments passius com els pegats i apòsits actuals, sinó que s'utilitzaran guies actives del procés de curació. Com a petit enginyer, aquestes nanopartícules poden coordinar un ampli conjunt d'esdeveniments biològics necessaris per a la reparació reeixida. Els científics ara representen la possibilitat que aquestes nanopartícules puguin ser inserides en cremes o gels per a la seva aplicació directa en la ferida del pacient. Aquest tipus de tractament seria fàcil d'usar, al mateix temps que oferiria una teràpia molt enfocada i eficaç.
Mirant més endavant, l'equip de recerca està estudiant maneres de fer les nanopartícules encara més efectives. Una estratègia és l'addició de molècules antimicrobianes, infeccions —una de les principals causes de la cronificació de les ferides— que ajuden a evitar-les, reconstruint al mateix temps la pell. Una altra estratègia és la incorporació de proteïnes antiinflamatòries. Més enllà de la cura de les ferides, aquestes nanopartícules estan despertant cada vegada més interès pel seu potencial paper en el tractament d'una àmplia gamma de malalties.
En el futur, aquests enginyers microscòpics poden transformar la dermatologia clínica permetent-los curar ferides més ràpid, de manera més eficient i amb menys complicacions, al mateix temps que redueixen els costos de salut, escurçant els temps de cura. El següent repte serà portar aquestes tecnologies del laboratori a la pràctica clínica i, finalment, a les farmàcies. En aquest context, POLYMAT participa en el projecte "Hidrogels intel·ligents per a la Nanomedicina Personalitzada", liderat per i+Med, per a crear solucions terapèutiques innovadores a través del potencial d'aquests biomaterials avançats.
Buletina
Bidali zure helbide elektronikoa eta jaso asteroko buletina zure sarrera-ontzian
