El ADN artificial puede controlar la liberación de ingredientes activos de los medicamentos
Un medicamento con tres ingredientes activos que se liberan en secuencia en momentos específicos: Gracias al trabajo de un equipo de la Universidad Técnica de Munich (TUM), lo que antes era el sueño de un farmacólogo, ahora es mucho más real. Con una combinación de hidrogeles y ADN artificial, las nanopartículas pueden ser liberadas en secuencia bajo condiciones similares a las del cuerpo humano.
El Prof. Oliver Lieleg y el estudiante de doctorado Ceren Kimna utilizan bolas y limpiadores de tuberías en diferentes colores para visualizar cómo las nanopartículas pueden unirse entre sí mediante fragmentos de ADN. Tales conexiones pueden convertirse en la base de los medicamentos que liberan sus ingredientes activos en secuencia.
Uli Benz / TUM
Se está volviendo mucho más común que los pacientes sean tratados con varios medicamentos diferentes. A menudo es necesario que el paciente los tome a intervalos fijos, una limitación que dificulta la vida diaria y aumenta el riesgo de que se salten u olviden las dosis.
Oliver Lieleg, profesor de biomecánica y miembro de la Escuela de Bioingeniería de Munich en TUM, y el candidato al doctorado Ceren Kimna han desarrollado un proceso que podría servir como base para medicamentos que contienen varios ingredientes activos que podrían liberarlos de forma fiable en el cuerpo en una secuencia predefinida en momentos específicos. "Por ejemplo, un ungüento aplicado a una incisión quirúrgica podría liberar primero un medicamento para el dolor, seguido de un medicamento antiinflamatorio y luego un medicamento para reducir la inflamación", explica Oliver Lieleg.
Un ingrediente activo tras otro
"Los ungüentos o cremas que liberan sus ingredientes activos con un retraso de tiempo no son nuevos en sí mismos", dice Oliver Lieleg. Sin embargo, con los medicamentos actualmente en uso, no hay garantía de que dos o más ingredientes activos no sean liberados en el organismo simultáneamente.
Para probar el principio detrás de su idea, Oliver Lieleg y Ceren Kimna utilizaron partículas de plata, óxido de hierro y oro de tamaño nanométrico incrustadas en una sustancia especial similar a un gel conocida como hidrogel. Luego utilizaron un método espectroscópico para rastrear la salida de las partículas del gel. Las partículas seleccionadas por los investigadores tienen características de movimiento similares dentro del gel a las partículas utilizadas para transportar los ingredientes activos reales, pero son más fáciles y baratas de fabricar.
El ingrediente especial que controla las nanopartículas es el ADN artificial. En la naturaleza, el ADN es ante todo portador de información genética. Sin embargo, los investigadores están explotando cada vez más otra propiedad: La capacidad de los fragmentos de ADN para ser combinados con gran precisión, tanto en términos de los tipos de enlaces como de su fuerza, por ejemplo para construir máquinas a escala nanométrica.
La cascada de ADN: comprimir y luego liberar en el instante adecuado
Las partículas de plata fueron liberadas primero. En el estado inicial, las partículas estaban unidas por fragmentos de ADN diseñados por Lieleg y Kimna utilizando un software especial. Los cúmulos de partículas resultantes son tan grandes que no pueden moverse en el hidrogel. Sin embargo, cuando se añade una solución salina, se separan del ADN. Ahora pueden moverse en el gel y salir a la superficie. "Debido a que la solución salina tiene aproximadamente la misma salinidad que el cuerpo humano, pudimos simular condiciones en las que los ingredientes activos no se liberarían hasta que se aplicara el medicamento", explica Ceren Kimna.
La estructura del ADN en forma de malla que rodea a las partículas de óxido de hierro consta de dos tipos de ADN: El primero tiene un extremo unido a las partículas de óxido de hierro. El segundo tipo se fija a los cabos sueltos del primer tipo. Estas estructuras no se ven afectadas por la solución salina. Las partículas de óxido de hierro sólo pueden ser liberadas cuando los primeros racimos se han disuelto. Este evento libera no sólo las nanopartículas de plata, sino también el ADN, que elimina el "ADN de conexión" del segundo grupo sin formar conexiones en sí mismo. Como resultado, las partículas de óxido de hierro pueden separarse. Esto libera fragmentos de ADN que a su vez actúan como la clave para la tercera combinación de ADN y nanopartículas.
"La consistencia de los ungüentos los convierte en la solución más obvia para un enfoque basado en el hidrogel. Sin embargo, este principio también tiene el potencial de ser usado en tabletas que podrían liberar varios ingredientes efectivos en el cuerpo en un orden específico," explica el Prof. Lieleg.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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