Reducción de los efectos secundarios durante el tratamiento de los tumores cerebrales
Un equipo de investigación interdisciplinario de la Universidad de Kiel desarrolla una matriz de microcanales para la liberación de drogas a medida
Los glioblastomas se encuentran entre los tumores cerebrales más agresivos en los adultos y son difíciles de tratar debido a su rápido crecimiento y su diversidad. Por lo general, los tumores malignos no pueden ser eliminados completa o permanentemente mediante cirugía. Por lo tanto, se aplica una combinación de radio y quimioterapia, que, sin embargo, puede asociarse con efectos secundarios en todo el cuerpo humano. Por lo tanto, se están explorando los llamados enfoques de terapia local como posibles alternativas. Éstos no actúan de manera sistémica, sino que liberan drogas en bajas concentraciones, específicamente donde realmente se necesitan. Esto puede ayudar a aliviar todo el cuerpo y reducir los efectos secundarios.
El tamaño y la composición de las estructuras de silicona, que miden sólo unos pocos milímetros, pueden adaptarse al tumor correspondiente.
© Florian Rasch
Científicos de los campos de la ciencia de los materiales y la medicina de la Universidad de Kiel (CAU) y del Centro Médico Universitario Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, están trabajando en tratamientos más suaves como estos. En el Grupo de Formación de Investigación 2154 "Materiales para el Cerebro", están desarrollando conjuntamente nuevos materiales para estrategias de tratamiento local de enfermedades cerebrales crónicas como la epilepsia, los aneurismas o los tumores. Para el tratamiento de los glioblastomas, han presentado recientemente un enfoque que utiliza una matriz especial de silicona microestructurada. Esto podría permitir una liberación de la droga más adaptada en el cerebro durante un largo período de tiempo, lo que permitiría un tratamiento más suave y eficiente.
La estructura de la silicona libera la droga en el cerebro durante varios días
"Los enfoques locales previos pueden liberar grandes cantidades de una sustancia terapéutica en un corto período. Queremos entregar drogas continuamente y por más tiempo para inhibir el crecimiento de tumores durante un largo período de tiempo", dice el científico de materiales Florian Rasch, uno de los primeros autores del estudio de Kiel. En una estrecha colaboración entre la ciencia de los materiales y la medicina, el equipo de investigación desarrolló una estructura especial de material hecha de silicona biocompatible, de sólo unos pocos milímetros de tamaño, que puede liberar sustancias terapéuticas. Grabaron microcanales finos de unos dos micrómetros de diámetro en el material, lo que corresponde a una décima parte de un cabello humano. "Estos microcanales forman una red densamente ramificada, que podemos llenar con diferentes medicamentos", explica el investigador doctoral de la Cátedra de Nanomateriales Funcionales.
Tras la extirpación quirúrgica de un glioblastoma, el material puede ser colocado directamente en la cavidad de resección del cerebro - ese es el objetivo del equipo de investigación. Allí, la droga será liberada lentamente de la red de microcanales y despliega directamente su efecto terapéutico en las células tumorales restantes. "Cuanto menor sea el número de canales abiertos en el material, más tiempo pasará hasta que toda la droga sea liberada en el cerebro", dice Christina Schmitt, que participó en el estudio como investigadora doctoral en el Instituto de Anatomía de Kiel. Ahora ha completado su doctorado en el campo de las ciencias de la vida.
El material puede adaptarse a diferentes tumores y tratamientos
En el estudio, el equipo trabajó con la droga AT101, que se deriva de las plantas de algodón y es interesante para el tratamiento de glioblastomas debido a su potencial inhibidor de tumores. "Pudimos demostrar que la droga puede ser liberada en un período de hasta diez días. En principio, son posibles incluso períodos de varias semanas a meses", dice Vivian Adamski, que ya ha completado su doctorado en bioquímica. Como investigadora doctoral en el Departamento de Neurocirugía de Kiel, examinó la eficacia del fármaco liberado en las células cancerosas, mientras que Schmitt investigó los efectos en los cultivos de células sanas. El estudio se llevó a cabo en el marco de un enfoque de tratamiento combinatorio, que consiste en la temozolomida terapéutica estándar para el glioblastoma y el fármaco AT101 liberado del sistema de microcanales. "Observamos importantes efectos inhibidores del crecimiento y citotóxicos en las células del glioblastoma, mientras que las células sanas permanecieron en gran medida inalteradas. Estos resultados son prometedores para futuras investigaciones", añade Adamski.
Es importante que los investigadores puedan adaptar los perfiles de liberación de la droga al tumor individual y a los esquemas de tratamiento requeridos, variando el número de canales en la estructura de la silicona y cambiando el tamaño del material del implante. Otros sistemas de liberación de drogas basados en microcanales sólo podrían lograrse con procesos de fabricación mucho más complejos y costosos en entornos especiales de salas limpias. Sin embargo, los requisitos técnicos de esos enfoques apenas permitían ajustes individuales.
Investigación interdisciplinaria sobre retos médicos complejos
Con este estudio de modelo inicialmente puramente mecánico, los investigadores de Kiel quieren simular la administración del fármaco de la forma más realista posible, antes de desarrollar más la estructura de la silicona para aplicaciones médicas específicas e investigaciones en organismos modelo. A largo plazo, esperan poder influir aún más en la liberación del fármaco, por ejemplo, activándolo o desactivándolo externamente a petición.
"En el futuro, la investigación en desafíos médicos tan complejos sólo puede avanzar en una estrecha cooperación interdisciplinaria. El Grupo de Formación de Investigadores 2154 ofrece las condiciones ideales para ello, y esperamos poder transmitir estas aptitudes interdisciplinarias a investigadores de talento que inician su carrera en Alemania y en el extranjero", dice el profesor Rainer Adelung, jefe de la Cátedra de Nanomateriales Funcionales y portavoz del RTG.
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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