Polímers, Cavalls de Troia de teràpia contra el càncer
2009/04/01 Perez Alvarez, Leire - Kimikan doktorea | Artetxe Pujana, Maite - Kimikan lizentziatua Iturria: Elhuyar aldizkaria
Polímers naturals i sintètics. Els polímers naturals, com la seda, la llana o la cel·lulosa, han estat al llarg de la història materials de gran utilitat i importància. No obstant això, en l'estil de vida actual, els polímers sintètics s'han convertit en un material imprescindible, aconseguint objectius impensables com la fabricació de mans artificials de polímer capaços de prendre un ou sense trencar-se.
Les cadenes de polímers poden estar linealment, ramificades o croades. En aquest últim cas, totes les cadenes estan unides químicament i formen una enorme molècula. Aquestes molècules formen una xarxa elàstica que s'expandeix en tres dimensions. La seva estructura pot comparar-se amb l'estructura simpàtica de l'esponja que es troba en qualsevol casa.
D'aquests polímers croats, els hidrogels tenen les seves característiques més atractives. Els hidrogels, com indica l'estalvi hidro, tenen afinitat per l'aigua. Les molècules d'aigua penetren per l'hidrogel, és a dir, absorbeixen l'aigua i queden atrapades en la xarxa. Per tant, l'hidrogel s'infla mantenint sempre el seu aspecte inicial. Els hidrogels són capaços d'emmagatzemar en la seva interior quantitats d'aigua mil vegades superiors al seu pes inicial. L'ús de l'aigua com a diluent aporta grans avantatges en termes de biocompatibilitat. La utilització d'hidrogels com a biomaterials es deu a la seva similitud amb els teixits vius, que són majors que qualsevol altre biomaterial sintètic. Molts hidrogels també es coneixen com a materials intel·ligents. Davant una excitació física o química externa --llum, calor, canvi de pH o radiació - són capaces de canviar el volum, és a dir, igual que s'encén i apaga la llum mitjançant un interruptor, els hidrogels poden inflar-se o buidar-se canviant els agents externs.
On trobem els hidrogels? No tenim més que mirar a l'entorn per a veure que els hidrogels són importants en el nostre dia a dia. Per què els bolquers i compreses que hi ha actualment en el mercat són cada vegada més fins? Es deu a la disminució de la quantitat de cotó i a l'augment de la capacitat d'absorció dels líquids. En jardineria també hi ha molts usos, ja que són capaços d'emmagatzemar aigua i fertilitzants en el seu interior. En funció de les necessitats de les plantes, aquestes aigües i fertilitzants s'alliberen progressivament, millorant la fertilitat del sòl i facilitant el reg. Una de les últimes innovacions en decoració interior és la substitució del sòl dels gerros per hidrogels.
Alliberament controlat de medicaments
Els hidrogels tenen la capacitat d'emmagatzemar substàncies en el seu interior i posteriorment alliberar-les lentament, per la qual cosa en la dècada de 1950 es van dur a terme diversos estudis per a la utilització de fertilitzants i hidrogels alliberadors de pesticides de baix pes molecular. Combinant aquesta característica amb la biocompatibilitat, en la dècada de 1960 es van estendre a l'àmbit mèdic amb la finalitat de superar els inconvenients dels mètodes d'administració de medicaments convencionals.
La forma tradicional de prendre medicaments és repetida i monodosis. En aquest cas, es requereixen altes concentracions del medicament, la qual cosa suposa una disminució en el temps i una pèrdua d'eficàcia final. Després es torna a prendre una altra dosi. Per tant, la concentració del fàrmac condueix en tot moment del límit tòxic al límit ineficaç. Aquesta tecnologia convencional no és la més adequada, sobretot en tractaments de llarga durada com el tractament de quimioteràpia contra el càncer.
En aquest cas, l'única dosi que permet que la concentració de medicaments estigui entre el límit màxim i el mínim en tot el temps és l'adequada, és a dir, l'alliberament controlat del medicament. D'aquesta forma, la concentració del fàrmac serà constant durant el tractament, més eficaç. Per a aconseguir aquest objectiu, els hidrogels són materials ideals. Per això, en la dècada de 1970 es va desenvolupar la tecnologia d'alliberament controlat de fàrmacs de baix pes molecular mitjançant hidrogels. A partir d'aquest moment s'han produït alguns avanços, com els actuals retalls transdèrmics d'hidrogel que s'han convertit en realitat.
L'avantatge dels retalls transdèrmics és que són capaços de proporcionar una dosi exacta dels actius que passen a la sang. Per això, s'han substituït els olis i ungüents habituals per a fer front a orificis oculars, cel·lulitis, etc. Avui dia és molt comuna trobar-nos amb aquests materials en farmàcia i cosmètica, ja que ofereixen millors resultats. En els últims anys s'està estudiant la possibilitat d'utilitzar els retalls en teràpia contra l'Alzheimer. D'aquesta forma es poden administrar medicaments contra aquesta malaltia.
Micro/nanogelas
Veient el potencial d'Hidrogel i la importància actual de la nanotecnologia, totes dues vies de recerca s'han unit. D'aquesta manera, l'interès per la hidrogelela, de grandària nano, un milió de vegades menor que un mil·límetre. Les recerques sobre microgeles --100-1000 nanòmetres - i nanogeles --0-100 nanòmetres - s'han intensificat en els últims anys. Aquestes petites grandàries fan molt interessant la medicina, ja que aquestes partícules de petita grandària són capaces de moure's lliurement dins de l'organisme. D'aquesta forma es pot arribar a qualsevol lloc de l'organisme sense utilitzar la cirurgia.
Les microgeles han estat conegudes en els últims anys, però això no vol dir que siguin una invenció dels últims anys, que existeixen des del principi de la ciència dels polímers. XX. A principis del segle XX, quan el poliestirè i el cautxú es van començar a comercialitzar, es van trobar amb petites i molestes partícules de gel que danyaven les vàlvules i els tubs, alterant de manera incansable les propietats dels productes finals. Aquestes partícules que en aquell moment causaven tants problemes són en l'actualitat micro/nanogelas de gran ús.
Amb el pas del temps, els científics van anar descobrint el potencial d'aquestes petites partícules. En la dècada de 1970 es comença a formar part dels components de pintures i vernissos, millorant les seves propietats. Aquests petits components faciliten l'extensió de la pintura sobre la superfície a pintar. A més, són més resistents i menys viscosos.
A causa de les propietats d'aquestes partícules de petita grandària, també han començat a jugar un paper important en la medicina. Les micro/nanogelas poden actuar com a vehicles de fàrmacs. Per això, són interessants per a ajudar a superar els límits de la quimioteràpia que actualment s'utilitza contra el càncer.
Noves teràpies contra el càncer
La cirurgia és la teràpia coneguda més antiga contra el càncer. En un papir de 1600 a. C. s'explica l'extracció d'un tumor sòlid. Actualment, en la majoria dels tumors cancerígens, a més de la cirurgia, es realitzen altres tractaments com a radioteràpia, quimioteràpia i hormoterapia o immunoteràpia.
La quimioteràpia, una teràpia basada en l'administració de medicaments que maten cèl·lules canceroses, té un futur esperançador. Avui dia, afortunadament, es coneixen molts medicaments eficaços per a combatre el càncer, però la seva eficàcia està condicionada pels mètodes administratius habituals. Són tractaments agressius ja que per a combatre la malaltia es necessiten grans quantitats de fàrmacs. A més, provoquen la mort de cèl·lules canceroses i sanes amb efectes secundaris. Per tant, és habitual que en les persones que sofreixen tractament de quimioteràpia aparegui a curt termini el vòmit, la pèrdua de pèl, les infeccions, la diarrea, la fatiga... A llarg termini poden aparèixer esterilitat, feblesa cardíaca, menopausa primerenca o un segon càncer.
S'ha observat que alguns fàrmacs utilitzats en la quimioteràpia són vàlids per a la mort de cèl·lules canceroses. Els inconvenients de la quimioteràpia poden ser superats mitjançant l'administració selectiva del fàrmac, on apareix la imaginació dels investigadors. Les micro/nanogelas poden ser eines per a aconseguir aquesta selectivitat. D'aquesta forma es pot aconseguir un alliberament local, limitada, sense causar cap mal en el teixit sa.
Els micro/nanogeles poden ser vehicles del fàrmac, ja que en el seu interior es pot introduir el medicament. A més, aquests gels es poden preparar químicament per a arribar directament al tumor, sense deixar anar pel camí la substància activa que contenen.
Per a dirigir les habitacions a les cèl·lules canceroses es pot utilitzar àcid fòlic -una vitamina natural. Les cèl·lules canceroses tenen una especial afinitat pel fòlic. Estudis dels últims anys han demostrat que els receptors d'àcid fòlic són abundants en diferents tipus de càncer, però limitats en teixits sans. Es pot dir que aquestes cèl·lules necessiten grans quantitats d'aquesta vitamina per a poder créixer ràpid. Per tant, si la micro/nanogel s'envolta d'àcid fòlic, l'habitació apareix disfressada enfront de la cèl·lula de càncer. D'aquesta forma s'aconsegueix enganyar al tumor i evitar la resposta immunològica en el seu defensa. D'aquesta forma, l'hidrogel que porta el fàrmac s'integra dins de la cèl·lula cancerígena. En envoltar el micro/nanogel amb àcid fòlic té una espècie de permís especial per a introduir-ho dins del tumor. Aquest fet pot comparar-se amb el famós succés del Cavall de Troia. En tots dos casos, mitjançant la disfressa s'aconsegueix entrar a la casa de l'enemic i destruir l'enemic per dins.
Les possibilitats que poden aportar els hidrogels en la lluita contra el càncer no acaben aquí. Diverses mesures han permès conèixer que el pH (5,5) que troben els materials recoberts d'àcid fòlic dins de la cèl·lula de càncer difereix dels teixits sans (7,4). A partir dels resultats d'aquests estudis es poden dissenyar microgeles especials sensibles al pH que s'inflarien en un pH concret i alliberar el medicament. En teràpia contra el càncer, l'objectiu és dissenyar hidrogels que s'inflen amb un pH aproximat de 5,5.
Per tant, les micro/nanogelas poden ser un pas més en la lluita contra el càncer. Com s'ha comentat anteriorment, els hidrogels tenen una estructura reixada. Això permet l'emmagatzematge intern del fàrmac i el seu posterior alliberament controlat. D'altra banda, la seva grandària nanométrico li permet moure's fàcilment per l'organisme. A més, la micro/nanogel es dissenyarà per a complir dos requisits especials. D'una banda, dirigir-se únicament a les cèl·lules canceroses, envoltant-les d'àcid fòlic, i per un altre, inflar-les només quan el pH és 5,5, per a alliberar al fàrmac només en aquest pH. D'aquesta forma, es pot alliberar el fàrmac de manera selectiva i controlada. Aquí tenim una de les habilitats que ens ofereixen les noves recerques per a poder vèncer el càncer, la malaltia vella. Com es pot observar, diversos camps científics --medicina, farmacologia, química...- conflueixen en el camí d'avanç.
Gràcies a la Universitat del País Basc per col·laborar en aquest projecte.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
