El aerosol nasal de nanopartículas puede ofrecer un suministro rápido y seguro de medicamentos al cerebro

Atravesar la barrera hematoencefálica es un desafío para los desarrolladores de fármacos. Ahora, después de probar el método en langostas, un equipo de ingenieros muestra cómo un aerosol nasal en aerosol que contiene nanopartículas de oro puede ofrecer una forma no invasiva y rápida de administrar medicamentos al cerebro.
Los investigadores sugieren que administrar medicamentos al cerebro usando nanopartículas en un aerosol nasal podría ser un método eficaz y rápido capaz de superar el problema de atravesar la barrera hematoencefálica.

El equipo - de la Universidad de Washington en St. Louis (WUSTL), MO - describe la investigación de prueba de concepto en la revista Informes científicos.

Para que el cerebro funcione, debe operar en un entorno químico estrictamente controlado que esté protegido de las fluctuaciones más variadas del resto del cuerpo.

Este ambiente estable es mantenido por la barrera hematoencefálica, que comprende capas de células especializadas en los revestimientos internos de los vasos sanguíneos pequeños en el cerebro y la médula espinal.

La barrera hematoencefálica impide que las toxinas entren en los tejidos del cerebro y la médula espinal. Desafortunadamente, hace el trabajo tan bien que también impide el uso de muchas drogas, como las que se utilizan para matar las células cancerosas.

Una forma de superar esto es administrar medicamentos al cerebro mediante inyecciones. Sin embargo, tales enfoques invasivos son riesgosos, ya que pueden dañar el tejido y tener poco control sobre la distribución de los medicamentos desde el punto de inyección, señalan los investigadores del estudio.

Por lo tanto, en un intento por encontrar una alternativa efectiva y menos arriesgada, el equipo de WUSTL decidió explorar el potencial del uso de nanopartículas para transportar drogas al cerebro por la nariz.

La nariz ofrece un fácil acceso al cerebro

El interés en utilizar la nanotecnología -la capacidad de controlar la materia a escala atómica y molecular- para desarrollar nuevas herramientas de diagnóstico y tratamientos va en aumento, señalan los autores en su informe de estudio.

Se han utilizado varios nanomateriales nuevos para transportar fármacos a objetivos específicos en órganos y tejidos. Estos parecen maximizar la eficacia del fármaco al tiempo que minimizan los efectos secundarios.

El coautor Barani Raman, profesor asociado de ingeniería biomédica, dice que la nariz ofrece la ruta más corta (y probablemente la más fácil) al cerebro.

Él y sus colegas observan que, según varios estudios, las nanopartículas de oro han surgido como el material de elección para la administración de fármacos. Son relativamente fáciles de sintetizar y personalizar, y tienen buena biocompatibilidad.

El equipo desarrolló un nuevo método de difusión de aerosoles que deposita nanopartículas de oro en las regiones superiores de la cavidad nasal. Produjeron las nanopartículas con una forma, tamaño y carga superficial controlados, y las etiquetaron con marcadores fluorescentes para que pudieran rastrearlas.

Las langostas ofrecen un buen modelo de la barrera hematoencefálica humana

Los investigadores probaron la efectividad del aerosol de nanopartículas en las langostas porque sus barreras hematoencefálicas tienen similitudes con las de los humanos, especialmente cuando pasan por la vía nasal.

El profesor Raman explica que en los humanos, para llegar al cerebro por la nariz, las nanopartículas tienen que viajar a través del bulbo olfatorio y luego de la corteza olfatoria, "dos relés y has alcanzado la corteza", dice.

"Lo mismo es cierto para el circuito olfatorio de invertebrados", agrega, "aunque este último es un sistema relativamente más simple, con [a] ganglio supraesofágico en lugar de un bulbo olfatorio y corteza".

El equipo expuso las antenas de langostas al aerosol y rastreó el progreso de las nanopartículas marcadas. En unos pocos minutos, las nanopartículas habían atravesado los circuitos olfativos de los insectos, habían pasado a través de la barrera cerebro-sangre y cubrían el tejido cerebral.

El equipo demostró que las nanopartículas no afectaban la función cerebral de los insectos. Midieron las respuestas electrofisiológicas de las neuronas olfativas de la langosta antes y después del tratamiento y no encontraron diferencias discernibles hasta varias horas después.

Los investigadores dicen que la próxima etapa de su investigación será cargar las nanopartículas con diferentes drogas y usar ultrasonido para apuntar dosis precisas para llegar a áreas específicas del cerebro. Dichos métodos podrían hacer una gran diferencia en el tratamiento de los tumores cerebrales.

"La barrera hematoencefálica protege al cerebro de sustancias extrañas en la sangre que pueden dañar el cerebro. Pero cuando tenemos que administrar algo ahí, superar esa barrera es difícil e invasivo. Nuestra técnica no invasiva puede administrar medicamentos a través de nanopartículas, entonces hay menos riesgos y mejores tiempos de respuesta ".

Prof. Barani Raman

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