Nanopartículas fabricadas en masa administran fármacos contra el cáncer directamente a tumores

Las nanopartículas recubiertas con polímeros y cargadas con fármacos terapéuticos tienen un gran potencial para el tratamiento de distintos tipos de cáncer, incluido el cáncer de ovario. Estas partículas pueden dirigirse con precisión a los tumores, administrando su carga farmacológica directamente y minimizando los efectos secundarios comúnmente asociados con la quimioterapia tradicional. Durante la última década, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, MA, EUA) han desarrollado diversas versiones de estas partículas mediante un método conocido como ensamblaje capa por capa, y han demostrado su eficacia en modelos de cáncer en ratones. Para acercar estas nanopartículas a su aplicación clínica en humanos, los investigadores han ideado una técnica de fabricación que permite la producción rápida de grandes cantidades de estas partículas.

Anteriormente, los investigadores habían desarrollado un método innovador para crear nanopartículas con estructuras altamente controladas, donde se aplican capas de diferentes propiedades sobre la superficie de la nanopartícula mediante la aplicación alterna de polímeros con carga positiva y negativa. Estas capas pueden contener moléculas terapéuticas o fármacos, y también pueden incluir moléculas dirigidas para ayudar a las partículas a alcanzar y penetrar específicamente en las células cancerosas. En el método original, cada capa se añade individualmente y, tras cada aplicación, las nanopartículas se centrifugan para eliminar el exceso de polímero. Si bien es eficaz, este proceso gradual requiere mucho tiempo y no es viable para la producción a gran escala. En respuesta a este desafío, el equipo introdujo la filtración de flujo tangencial, un enfoque más eficiente para la purificación de partículas, aunque aún presentaba limitaciones en términos de complejidad de fabricación y escalabilidad.

Para optimizar aún más el proceso de fabricación, los investigadores recurrieron a un dispositivo de mezcla microfluídica. Este dispositivo permite la adición secuencial de capas de polímero a medida que las partículas fluyen a través de un microcanal, lo que permite un control preciso de la cantidad de polímero añadido en cada etapa. Esta técnica elimina la necesidad de purificación posterior a cada capa, la mezcla manual de polímeros y mejora la eficiencia general de producción. Además, integra procesos que cumplen con las normas de buenas prácticas de fabricación (BPF), necesarias para garantizar la seguridad y la consistencia de los productos, un requisito que era difícil de cumplir con el proceso por lotes anterior. El dispositivo microfluídico utilizado en esta investigación ya se emplea para la fabricación conforme a las BPF de otros tipos de nanopartículas, incluidas las vacunas de ARNm.

Según los hallazgos publicados en Advanced Functional Materials, este nuevo método de fabricación permite al equipo producir 15 miligramos de nanopartículas (suficientes para aproximadamente 50 dosis) en tan solo unos minutos, en comparación con casi una hora utilizando el método original. Este avance podría facilitar la producción de cantidades suficientes de nanopartículas para ensayos clínicos y futuros tratamientos para pacientes. Para validar su nuevo método de producción, los investigadores crearon nanopartículas recubiertas con interleucina-12 (IL-12), una citocina conocida por activar las células inmunitarias. Estudios anteriores del mismo equipo han demostrado que la IL-12 administrada mediante nanopartículas por capas puede activar respuestas inmunológicas y ralentizar el crecimiento de tumores de ovario en ratones.

El nuevo estudio demostró que las nanopartículas cargadas con IL-12, fabricadas con la técnica mejorada, fueron tan eficaces como las nanopartículas capa por capa originales. Estas nanopartículas lograron unirse al tejido canceroso sin penetrar en las propias células cancerosas, sirviendo así como marcadores de la activación del sistema inmunitario directamente en el tumor. En modelos murinos de cáncer de ovario, este tratamiento logró retrasar el crecimiento tumoral y, en algunos casos, condujo a curaciones completas. El equipo ha solicitado una patente para esta nueva tecnología y actualmente trabaja en su comercialización. Si bien el enfoque actual se centra en los cánceres de la cavidad abdominal, como el cáncer de ovario, los investigadores creen que esta estrategia también podría aplicarse a otros tipos de cáncer, incluido el glioblastoma.

“Con el nuevo enfoque, hay mucho menos probabilidad de errores o contratiempos del operador”, afirmó el investigador Ivan Pires, PhD ’24. “Este proceso se puede implementar fácilmente en las BPM, y ese es realmente el paso clave. Podemos crear una innovación dentro de las nanopartículas capa por capa y producirla rápidamente de forma que podamos iniciar ensayos clínicos. Para escalar este sistema, simplemente se mantiene el chip en funcionamiento, y resulta mucho más sencillo fabricar más cantidad del material”.