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Logran nanoestructuras para proteger los implantes de las infecciones

Estos recubrimientos combinan nanocolumnas de titanio, que reducen el número de bacterias adheridas a la superficie, con teluro, que le dota de propiedades bactericidas.

Debido a la creciente resistencia de las bacterias a los antibióticos, la infección en los implantes es un problema de especial relevancia en medicina. La nanotecnología ofrece soluciones para paliarlo, como se prueba en un reciente trabajo con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), donde se demuestra la sinergia entre nanocolumnas de titanio y nanopartículas de teluro para lograr recubrimientos con excelentes propiedades antibacterianas. Los resultados, publicados en la revista Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, podrían aplicarse para mejorar la duración de los implantes óseos. 

Una cepa de la bacteria Staphylococcus aureus tomada de un cultivo resistente a la vancomicina intermedia (VISA). / CDC/ Matthew J. Arduino, DRPH; Janice Carr (WIKIMEDIA)

“Los recubrimientos consisten en un soporte de nanocolumnas de titanio, a modo de tapiz, al que se le añaden unas nanopartículas de teluro. El soporte nanoestructurado de titanio consigue disminuir el número de bacterias adheridas a la superficie, mientras que el teluro le dota además de propiedades bactericidas, tanto para bacterias Gram positivas (como Staphylococcus aureus) como para Gram negativas (como Escherichia coli)”, explica el líder del estudio,José Miguel Garcia-Martin, investigador del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN) del CSIC. García-Martín realizó una estancia como becario Fulbright en el Laboratorio de Nanomedicina que dirige Thomas Webster en Northeastern University (Boston, EE.UU.).

“Los soportes con nanocolumnas de titanio se han fabricado en España, no solo en el IMN sino también en la empresa Nano4Energy, para demostrar la viabilidad industrial del método, y las nanoparticulas de teluro se han preparado en Estados Unidos, donde además se llevaron a cabo los ensayos in vitro“, explica el investigador.

El grupo de Yves Huttel en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, del CSIC, contribuyó con técnicas de caracterización superficial. La financiación inicial corrió a cargo de la fundación Domingo Martínez, mientras que el grueso de la misma provino de un Proyecto Coordinado del Plan Nacional de I+D.


Noticia publicada por Madrid+D: Logran nanoestructuras para proteger los implantes de las infecciones

Fuente: CSIC Consejo Superior de Investigaciones Científicas

Artículo de referencia: David MedinaCruz et al. 2019. Synergic antibacterial coatings combining titanium nanocolumns and tellurium nanorodsNanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. DOI: 10.1016/j.nano.2018.12.009


Investigadores españoles crean nanopartículas que penetran el tumor cerebral más letal para transportar fármacos en su interior

Grupo de Marcos García Fuentes (Fuente: CiMUS).

La técnica, desarrollada por un equipo dirigido por el investigador del CiMUS Marcos García Fuentes en colaboración con el Instituto de Salud Carlos III y la Universidad de Nottingham, está dirigida a mejorar la situación de los enfermos con glioblastoma multiforme (GBM), el tumor cerebral más común y letal y cuya tasa de supervivencia a los cinco años es menor del 5%. Los resultados de esta terapia ensayada con éxito en tumores humanos implantados en ratones se han publicado en la revista ‘Advanced Therapeutics’.

El tratamiento actual para el tumor cerebral más común y letal, el glioblastoma multiforme (GBM), se basa fundamentalmente en la cirugía de extirpación, y logra una supervivencia media de poco más de 14 meses –la supervivencia a los cinco años es menor del 5%–. Sin embargo, esta situación podría mejorar gracias a un nuevo tratamiento desarrollado por un equipo dirigido por el investigador Marcos García Fuentes, investigador del Centro de Investigación en Medicina Molecular y Enfermedades Crónicas (CiMUS) de la Universidad de Santiago, quien ha recibido el apoyo de una Ayuda a Equipos de Investigación en Biomedicina de la Fundación BBVA. El equipo del doctor García Fuentes, en colaboración con el Instituto de Salud Carlos III y la Universidad de Nottingham, ha logrado desarrollar nanopartículas capaces de penetrar los tumores cerebrales y transportar fármacos genéticos al interior de las células cancerígenas. La técnica se ha ensayado con éxito en ratones en un experimento cuyos resultados se han publicado en la revista Advanced Therapeutics.

La utilización de medicamentos capaces de silenciar genes causantes de tumores tiene un enorme potencial para el desarrollo de terapias específicas, personalizadas y efectivas en el tratamiento del cáncer. Sin embargo, estos medicamentos genéticos todavía no tienen una aplicación amplia debido a sus grandes problemas de estabilidad y transporte en el cuerpo. Este complejo camino al interior celular es debido a que los medicamentos genéticos son internalizados a través de vesículas digestivas que degradan su contenido.

Ahora, el equipo dirigido por el doctor García Fuentes ha ensayado el uso de nuevos nanomateriales, denominados polifosfacenos, como vehículos capaces de mejorar el transporte de los medicamentos genéticos contra el cáncer. El estudio de estos materiales ha permitido identificar un derivado que no sólo reduce significativamente la toxicidad de los tratamientos, sino que mejora su transporte al interior de las células y su penetración en tumores. «El secreto de este material –explica García Fuentes- es una estructura que se vuelve ‘insoluble’ en el ambiente ácido de las vesículas digestivas, induciendo su desestabilización y permitiendo al medicamento genético escapar al interior celular».

Proyecciones totales de dos tumores utilizando la técnica que se llama ‘light sheet microscopy’, en las que se puso los vehículos cargados con una secuencia genética que codifica una proteína fluorescente verde en contacto con tumores 3D (marcados en azul).

A través de una colaboración con investigadores del Instituto de Salud Carlos III, las nanopartículas terapéuticas fueron cargadas con una secuencia capaz de suprimir células iniciadoras del glioblastoma multiforme. El estudio, realizado en tumores humanos implantados en ratones, ha mostrado que la aplicación del medicamento genético, en combinación con la quimioterapia de primera línea (temozolamida), produce una reducción tumoral mayor que un tratamiento basado únicamente en el fármaco quimioterápico.

«La Ayuda de la Fundación BBVA ha sido muy importante para nosotros, ya que somos un laboratorio pequeño y sin esa financiación no lo hubiésemos podido llevar a cabo. Nos ha permitido seguir una línea de investigación en la frontera del conocimiento y aplicar esta terapia génica, además de darnos más visibilidad tratándose de una ayuda muy competitiva y destinada a investigación de excelencia», señala el investigador.

Implantación directa en el cerebro

El objetivo de este nuevo tratamiento es que se realice como complemento a la cirugía de extirpación y al mismo tiempo que la quimioterapia para conseguir que las células tumorales no se reproduzcan. «La idea es implantarla directamente en el cerebro, por ejemplo, aprovechando la extirpación, porque la vía intravenosa es muy complicada y tiene menos probabilidades de éxito. Las pruebas con ratones han dado resultados muy buenos consiguiendo que los ratones a los que solo se les daba quimioterapia acababan con tumores el doble de grande que los que se trataban con quimioterapia y nanopartículas», apunta García Fuentes.

El investigador añade que, aunque hasta que no realicen ensayos clínicos no lo sabrán con seguridad, los resultados preliminares indican que el efecto de la terapia génica va a estar limitado a una o dos semanas, lo que implicaría que el paciente debería realizar ciclos del tratamiento al igual que se hace con la quimioterapia.

Actualmente, el equipo de investigación dirigido por García Fuentes está trabajando en desarrollos mejorados de la tecnología con vistas a llegar a acuerdos con empresas interesadas en impulsar el desarrollo clínico de la tecnología en el futuro. «Si todo sale bien y logramos el apoyo de empresas, podríamos empezar a realizar los primeros ensayos clínicos en pacientes dentro de cuatro o cinco años», asegura este científico. Además, considera que, una vez verificada su eficacia, la técnica podría utilizarse también para tratar otro tipo de tumores, como el melanoma.


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Artículo de referencia: Hsu, Wei-Hsin, et al. Structure-Optimized Interpolymer Polyphosphazene Complexes for Effective Gene Delivery against GlioblastomaAdvanced Therapeutics, 2018, p. 1800126., doi:10.1002/adtp.201800126.