El limo como material para esferas multifuncionales
Micropartículas huecas para moléculas de carga
Investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han desarrollado microesferas huecas de moco y polidopamina mediante un método de producción sencillo y escalable. Estas diminutas esferas están pensadas para servir de envase a sustancias terapéuticas, por ejemplo en articulaciones o en la mucosa bucal. Sus propiedades y modo de acción pueden ajustarse mediante la elección de los materiales y también se ven influidos por el entorno biológico circundante.
Oliver Lieleg, catedrático de Materiales Biopolímeros, y su equipo aprovechan las diversas propiedades de las mucinas -componentes clave de revestimientos naturales como los de la mucosa oral o el estómago- para crear soluciones tecnológicas en biomedicina. Su último desarrollo es una microesfera multifuncional hecha de mucina y polidopamina. La microesfera está diseñada para permitir la liberación retardada de cargas moleculares en lugares del cuerpo donde la adhesión de estos portadores de fármacos es difícil, como la mucosa oral o el cartílago.
Esta buena adherencia se ha probado en tejidos animales y se debe a las fuertes propiedades adhesivas de la polidopamina. Al mismo tiempo, la mucina añade características valiosas: hace que las esferas sean más ajustables en cuanto al tamaño de sus poros y les permite actuar como lubricante natural. "En las articulaciones, por ejemplo, esto podría ayudar a prevenir los daños creados por los movimientos articulares. También podría proporcionar una capa protectora en los tejidos lesionados de la boca, otra ventaja añadida a la función de las microesferas como agentes de administración de fármacos", explica Di Fan, primer autor del estudio.
Las esferas huecas son fáciles de producir, cargar y sellar
La producción de las nuevas esferas huecas parte de un proceso establecido: primero se recubre un núcleo con los materiales deseados y luego se retira, dejando tras de sí una estructura hueca. Con otros materiales, las esferas a veces se encogen o incluso se colapsan cuando se disuelve el núcleo. En cambio, las microesferas de polidopamina y mucina permanecen estructuralmente estables. Su superficie es porosa. Esto permite que la carga se añada después de la producción de las microesferas y que entre en ellas por difusión, como se demostró con moléculas de carga modelo en el estudio.
El siguiente paso es nuevo y crucial: los investigadores aplican un componente adicional a la superficie, que sella parcialmente la envoltura de las esferas. Esto ayuda a mantener una mayor parte de la carga dentro de la esfera tras la carga, al tiempo que garantiza que se libere gradualmente con el tiempo. Se pueden utilizar diversos materiales para este paso de sellado, pero el método resultó especialmente eficaz con iones de plata, átomos de plata cargados positivamente.
Proteger o destruir: cómo la selección del material y el entorno biológico determinan el efecto
La elección del material para el sellado también es crucial para los efectos de las microesferas. "Si se utilizan iones de plata, las microesferas ayudan a destruir células. Esto podría ser especialmente útil en el tratamiento de tumores", afirma Di Fan, que demostró distintos efectos en cultivos celulares.
En cambio, sin iones de plata, las propiedades antiinflamatorias de la polidopamina surten efecto y protegen a las células del estrés químico. Esto es especialmente útil en tejidos que sufren inflamación, con posibles aplicaciones en casos como la artrosis o las heridas crónicas. Tanto el tipo de agente sellante utilizado como el entorno biológico influyen en la rapidez con que se libera la carga.
"Con el sistema de microesferas huecas hemos creado un sistema de liberación de fármacos versátil, fácil de producir, escalable y adaptable", explica Lieleg, director del proyecto. "La combinación de mucina y polidopamina que hemos elegido reúne muchas ventajas ofrecidas por esas biomoléculas que van más allá de las tareas típicas de un sistema clásico de liberación de fármacos; por ejemplo, puede proteger o eliminar células, según la aplicación prevista."
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Publicación original
Di Fan, Chiara Gunnella, Yukun Wang, Luca Reichert, Pedro Henrique da Rosa Braun, Jan Torgersen, Oliver Lieleg; "Multi‐Functional Polydopamine‐Mucin Hollow Particles Provide Tunable Shell Permeability, ROS Scavenging, Tissue Adhesion, and Lubricity for Biomedical Applications"; Small, Volume 21, 2025-7-4
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