Polímeros, Cabalos de Troia de terapia contra o cancro
2009/04/01 Perez Alvarez, Leire - Kimikan doktorea | Artetxe Pujana, Maite - Kimikan lizentziatua Iturria: Elhuyar aldizkaria
Polímeros naturais e sintéticos. Os polímeros naturais, como a seda, a la ou a celulosa, foron ao longo da historia materiais de gran utilidade e importancia. Con todo, no estilo de vida actual, os polímeros sintéticos convertéronse nun material imprescindible, alcanzando obxectivos impensables como a fabricación de mans artificiais de polímero capaces de tomar un ovo sen romper.
As cadeas de polímeros poden estar linealmente, ramificadas ou cruzadas. Neste último caso, todas as cadeas están unidas químicamente e forman una enorme molécula. Estas moléculas forman una rede elástica que se expande en tres dimensións. A súa estrutura pode compararse coa estrutura simpática da esponxa que se atopa en calquera casa.
Destes polímeros cruzados, os hidrogeles teñen as súas características máis atractivas. Os hidrogeles, como indica o aforro hidro, teñen afinidade pola auga. As moléculas de auga penetran polo hidrogel, é dicir, absorben a auga e quedan atrapadas na rede. Por tanto, o hidrogel se seareiro mantendo sempre o seu aspecto inicial. Os hidrogeles son capaces de almacenar nas súas interior cantidades de auga mil veces superiores ao seu peso inicial. O uso da auga como diluyente achega grandes vantaxes en termos de biocompatibilidad. A utilización de hidrogeles como biomateriales débese á súa similitude cos tecidos vivos, que son maiores que calquera outro biomaterial sintético. Moitos hidrogeles tamén se coñecen como materiais intelixentes. Ante unha excitación física ou química externa --luz, calor, cambio de pH ou radiación - son capaces de cambiar o volume, é dicir, do mesmo xeito que se acende e apaga a luz mediante un interruptor, os hidrogeles poden incharse ou baleirarse cambiando os axentes externos.
Onde atopamos os hidrogeles? Non temos máis que mirar á contorna paira ver que os hidrogeles son importantes no noso día a día. Por que os cueiros e comprimidas que hai actualmente no mercado son cada vez máis finos? Débese á diminución da cantidade de algodón e ao aumento da capacidade de absorción dos líquidos. En xardinaría tamén hai moitos usos, xa que son capaces de almacenar auga e fertilizantes no seu interior. En función das necesidades das plantas, estas augas e fertilizantes libéranse progresivamente, mellorando a fertilidade do chan e facilitando a rega. Una das últimas innovacións en decoración interior é a substitución do chan dos vasos por hidrogeles.
Liberación controlada de medicamentos
Os hidrogeles teñen a capacidade de almacenar sustancias no seu interior e posteriormente liberalas lentamente, polo que na década de 1950 levaron a cabo diversos estudos paira a utilización de fertilizantes e hidrogeles liberadores de pesticidas de baixo peso molecular. Combinando esta característica coa biocompatibilidad, na década de 1960 estendéronse ao ámbito médico co fin de superar os inconvenientes dos métodos de administración de medicamentos convencionais.
A forma tradicional de tomar medicamentos é repetida e monodosis. Neste caso, requírense altas concentracións do medicamento, o que supón una diminución no tempo e una perda de eficacia final. Despois vólvese a tomar outra dose. Por tanto, a concentración do fármaco conduce en todo momento do límite tóxico ao límite ineficaz. Esta tecnoloxía convencional non é a máis adecuada, sobre todo en tratamentos de longa duración como o tratamento de quimioterapia contra o cancro.
Neste caso, a única dose que permite que a concentración de medicamentos estea entre o límite máximo e o mínimo en todo o tempo é a adecuada, é dicir, a liberación controlada do medicamento. Desta forma, a concentración do fármaco será constante durante o tratamento, máis eficaz. Paira lograr este obxectivo, os hidrogeles son materiais ideais. Por iso, na década de 1970 desenvolveuse a tecnoloxía de liberación controlada de fármacos de baixo peso molecular mediante hidrogeles. A partir dese momento producíronse algúns avances, como os actuais retales transdérmicos de hidrogel que se converteron en realidade.
A vantaxe dos retales transdérmicos é que son capaces de proporcionar una dose exacta dos activos que pasan ao sangue. Por iso, substituíronse os aceites e ungüentos habituais paira facer fronte a orificios oculares, celulitis, etc. Hoxe en día é moi común atoparnos con estes materiais en farmacia e cosmética, xa que ofrecen mellores resultados. Nos últimos anos está a estudarse a posibilidade de utilizar os retrincos en terapia contra o Alzheimer. Desta forma pódense administrar medicamentos contra esta enfermidade.
Micro/nanogelas
Vendo o potencial de Hidrogel e a importancia actual da nanotecnoloxía, ambas as vías de investigación uníronse. Deste xeito, o interese pola hidrogelela, de tamaño nano, un millón de veces menor que un milímetro. As investigacións sobre microgeles --100-1000 nanómetros - e nanogeles --0-100 nanómetros - intensificáronse nos últimos anos. Estes pequenos tamaños fan moi interesante o medicamento, xa que estas partículas de pequeno tamaño son capaces de moverse libremente dentro do organismo. Desta forma pódese chegar a calquera lugar do organismo sen utilizar a cirurxía.
As microgeles foron coñecidas nos últimos anos, pero isto non quere dicir que sexan una invención dos últimos anos, que existen desde o principio da ciencia dos polímeros. XX. A principios do século XX, cando o poliestireno e o caucho empezáronse a comercializar, atopáronse con pequenas e molestas partículas de xel que danaban as válvulas e os tubos, alterando de forma incansable as propiedades dos produtos finais. Estas partículas que naquel momento causaban tantos problemas son na actualidade micro/nanogelas de gran uso.
Co paso do tempo, os científicos foron descubrindo o potencial destas pequenas partículas. Na década de 1970 empézase a formar parte dos compoñentes de pinturas e vernices, mellorando as súas propiedades. Estes pequenos compoñentes facilitan a extensión da pintura sobre a superficie a pintar. Ademais, son máis resistentes e menos viscosos.
Debido ás propiedades destas partículas de pequeno tamaño, tamén empezaron a xogar un papel importante no medicamento. O micro/nanogelas poden actuar como vehículos de fármacos. Por iso, son interesantes paira axudar a superar os límites da quimioterapia que actualmente se utiliza contra o cancro.
Novas terapias contra o cancro
A cirurxía é a terapia coñecida máis antiga contra o cancro. Nun papiro de 1600 a.C. explícase a extracción dun tumor sólido. Actualmente, na maioría dos tumores cancerígenos, ademais da cirurxía, realízanse outros tratamentos como radioterapia, quimioterapia e hormoterapia ou inmunoterapia.
A quimioterapia, una terapia baseada na administración de medicamentos que matan células cancerosas, ten un futuro esperanzador. Hoxe en día, afortunadamente, coñécense moitos medicamentos eficaces paira combater o cancro, pero a súa eficacia está condicionada polos métodos administrativos habituais. Son tratamentos agresivos xa que paira combater a enfermidade necesítanse grandes cantidades de fármacos. Ademais, provocan a morte de células cancerosas e sas con efectos secundarios. Por tanto, é habitual que nas persoas que sofren tratamento de quimioterapia apareza a curto prazo o vómito, a perda de pelo, as infeccións, a diarrea, fatígaa... A longo prazo poden aparecer esterilidad, debilidade cardíaca, menopausa temperá ou un segundo cancro.
Observouse que algúns fármacos utilizados na quimioterapia son válidos paira a morte de células cancerosas. Os inconvenientes da quimioterapia poden ser superados mediante a administración selectiva do fármaco, onde aparece a imaxinación dos investigadores. O micro/nanogelas poden ser ferramentas paira lograr esta selectividade. Desta forma pódese conseguir una liberación local, limitada, sen causar ningún dano no tecido san.
O micro/nanogeles poden ser vehículos do fármaco, xa que no seu interior pódese introducir o medicamento. Ademais, estes xeles pódense preparar químicamente paira chegar directamente ao tumor, sen soltar polo camiño a sustancia activa que conteñen.
Paira dirixir as habitacións ás células cancerosas pódese utilizar ácido fólico -unha vitamina natural. As células cancerosas teñen una especial afinidade polo fólico. Estudos dos últimos anos demostraron que os receptores de ácido fólico son abundantes en diferentes tipos de cancro, pero limitados en tecidos sans. Pódese dicir que estas células necesitan grandes cantidades desta vitamina paira poder crecer rápido. Por tanto, se o micro/nanogel rodéase de ácido fólico, a habitación aparece disfrazada fronte á célula de cancro. Desta forma conséguese enganar ao tumor e evitar a resposta inmunológica no seu defensa. Desta forma, o hidrogel que leva o fármaco intégrase dentro da célula cancerígena. Ao rodear o micro/nanogel con ácido fólico ten una especie de permiso especial paira introducilo dentro do tumor. Este feito pode compararse co famoso suceso do Cabalo de Troia. En ambos os casos, mediante o disfrace conséguese entrar na casa do inimigo e destruír o inimigo por dentro.
As posibilidades que poden achegar os hidrogeles na loita contra o cancro non acaban aquí. Diversas medidas permitiron coñecer que o pH (5,5) que atopan os materiais recubertos de ácido fólico dentro da célula de cancro difire dos tecidos sans (7,4). A partir dos resultados destes estudos pódense deseñar microgeles especiais sensibles ao pH que se incharían nun pH concreto e liberar o medicamento. En terapia contra o cancro, o obxectivo é deseñar hidrogeles que se inflan cun pH aproximado de 5,5.
Por tanto, o micro/nanogelas poden ser un paso máis na loita contra o cancro. Como se comentou anteriormente, os hidrogeles teñen una estrutura enrejada. Isto permite o almacenamento interno do fármaco e a súa posterior liberación controlada. Por outra banda, o seu tamaño nanométrico permítelle moverse facilmente polo organismo. Ademais, o micro/nanogel deseñarase paira cumprir dous requisitos especiais. Por unha banda, dirixirse unicamente ás células cancerosas, rodeándoas de ácido fólico, e por outro, inflalas só cando o pH é 5,5, paira liberar ao fármaco só en leste pH. Desta forma, pódese liberar o fármaco de forma selectiva e controlada. Aquí temos una das habilidades que nos ofrecen as novas investigacións paira poder vencer o cancro, a enfermidade vella. Como se pode observar, varios campos científicos --medicamento, farmacoloxía, química...- conflúen no camiño de avance.
Grazas á Universidade do País Vasco por colaborar neste proxecto.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
