Haciendo uso de un sistema de imágenes en tiempo real, los científicos han seguido la pista a un grupo de nanopartículas fluorescentes en de los espacios aéreos de los pulmones en y en su camino de salida, para proporcionar una descripción de las características y el comportamiento de las partículas que podrían ser utilizados en el desarrollo de agentes terapéuticos para tratar enfermedades pulmonares. Los hallazgos también podrían ofrecer una mayor comprensión de los efectos sanitarios de la contaminación del aire.
Dirigido por investigadores del Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) y la Escuela de Salud Pública de Harvard, los resultados se describen en el avance en línea edición del 7 de noviembre de la revista Nature Biotechnology.
Dentro de la nanoescala, las partículas son muy pequeñas para ser visualizadas por un microscopio convencional. Pero estas partículas son candidatos potencíales para la administración de fármacos, cápaces de atacar directamente las enfermedades, con efectos secundarios mínimos a los tejidos circundantes.
El objetivo de este nuevo estudio fue determinar las características y parámetros de las nanopartículas inhaladas que intervienen en su absorción en el cuerpo - desde el entorno externo, a través de la superficie alveolar del pulmón y en el sistema linfático y el torrente sanguíneo y, eventualmente, a otros órganos. Para ello, los científicos hicieron uso del sistema de imágenes de resección asistida por fluorescencia y exploración (FLARE) de manera sistemática variron la composición química, tamaño, forma y carga superficial de un grupo de nanopartículas fluorescentes, para comparar las propiedades fisicoquímicas de las partículas. Los investigadores rastrearon el movimiento de las nanopartículas que varían en los pulmones de los modelos de ratas durante un período de una hora, y también verificaron los resultados convencionales utilizando trazadores radiactivos.
"El sistema de FLARE nos ha permitido reducir el número de experimentos en el medio mientras se realiza la comparación directa de las nanopartículas de diferentes tamaños, formas y rigideces", dice Frangioni, cuyo laboratorio ha desarrollado el sistema de FLARE para su uso en la cirugía guiada por imagen, así como otras aplicaciones.
Los resultados demostraron que las nanopartículas cargadas positivamente, más pequeñas de 34 nm de diámetro, aparecieron en los ganglios linfáticos de drenaje de pulmón a los 30 minutos. También encontraron que las nanopartículas de menos de 6 nm de diámetro con "bipolares" características (positivas y negativas cargas equivalentes) viajaron a los ganglios linfáticos que drenan en sólo unos minutos, para luego ser eliminado por los riñones en la orina.
"Estos nuevos hallazgos se pueden aplicar para diseñar y optimizar las partículas para la entrega de drogas en la terapia de inhalación", señala Tsuda. "Esta investigación también nos guía en la evaluación de los efectos sobre la salud de las diversas partículas contaminantes, ya que los datos sugieren la importancia de distinguir las subclases específicas de las partículas [basado en la química de superficies y tamaño], que rápidamente pueden atravesar el epitelio alveolar y puede difundir en el cuerpo ".
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