Nanomedicina: «muñeca rusa» vesículas de polímero imitar la estructura de la célula

La nanomedicina se enfrenta a dos retos principales: control de la síntesis de vectores muy pequeños que contienen uno o varios ingredientes activos y la liberación de estos agentes en el lugar correcto en el momento adecuado, en formas controladas y las dosis. Los investigadores del Laboratorio de Química Orgánica de Polímeros (CNRS / Universidad de Burdeos 1 / Institut Polytechnique de Bordeaux) han encapsulado dentro de vesículas nanovesículas un poco más grandes. Este «muñeca rusa» estructura imita la organización de los compartimentos celulares. La reproducción es un primer paso importante hacia la activación reacciones controladas dentro de la estructura de la célula. Este trabajo ya está abriendo nuevas posibilidades en términos de encapsulación múltiple, reactores compartimentadas y la administración de los vectores a través de nuevas rutas de distribución (absorción oral, por ejemplo). Estos resultados se publican el 27 de enero de 2012, en Angewandte Chemie International Edition .

Los nanovectores principales para la administración de fármacos que han sido estudiados hasta el momento son vesículas lipídicas o liposomas «». Los análogos de estos vectores a base de polímeros y conocido como «polímerosomas» fueron descubiertos hace unos 10 años. Ellos tienen varias ventajas sobre los liposomas: son más estables e impermeable, que son más fácilmente «funcionalizado» y «modulada» (es posible, por ejemplo, para sintetizar polímeros sensibles al calor o polímeros que reconocen determinados tipos de células, tales como las células tumorales en particular). En los últimos 10 años, el equipo coordinado por Sébastien Lecommandoux ha venido desarrollando «inteligentes» polímerosomas de polipéptidos cuyas propiedades y las estructuras son análogas a las de los virus. Los investigadores ahora están tomando este mimetismo biológico y la inspiración, al encapsular polímerosomas uno dentro de otro . Esta compartimentación imita la estructura de células, que se están compuestas de los compartimientos (pequeños orgánulos internos 1 , donde miles de interacciones y reacciones se llevan a cabo todos los días) y un citoplasma viscoelástico, proporcionando la celda con un grado de estabilidad mecánica. Sin embargo, la formación de tales polímerosomas encapsulados de forma controlada no es poca cosa. Los científicos lograron hacerlo a través de la utilización de una novela de emulsión / centrifugación método que fue rápido, fácil, pocos reactivos necesarios y resulta muy eficaz.Posteriormente, el equipo utilizado imágenes con marcadores fluorescentes para demostrar la formación de estructuras en las que se polímerosomas encapsuladas dentro de cada otro. El control de este compartimentación hace que sea posible prever la encapsulación de varios compuestos (dentro de múltiples polímerosomas internas) dentro de un solo vector. Esto es lo que los investigadores, entonces, para demostrar: que encapsula dos poblaciones diferentes de polímerosomas internas dentro de un polymersome única más grande. Sus resultados indican que debe ser posible incorporar un número mucho mayor de vesículas diferentes dentro del vector. Esto es muy prometedor para vectorización combinada, en oncología por ejemplo, donde la posibilidad de suministrar diferentes ingredientes activos (algunos de los cuales de otro modo pueden ser incompatibles)a través de un solo vector sería una gran ventaja. Estas estructuras novedosas también podrían ser utilizados como reactores compartimentadas , en la catálisis o para aplicaciones biomédicas. Los investigadores encapsulado tres diferentes moléculas fluorescentes 2 (utilizado como «modelo de moléculas de ingrediente activo») en los tres compartimentos comprendidos en estas estructuras: la membrana externa polymersome, la cavidad acuosa de la polymersome externo y la membrana interna polymersome 3 . Así, es ahora posible para encapsular los reactivos diferentes en los diversos compartimentos de los polímerosomas o para activar reacciones diferentes en cascada a voluntad en estos polímerosomas. Además de proporcionar una mejor protección para los ingredientes activos encapsulados, este enfoque envase también facilita el control y permite una modulación más precisa de las propiedades de permeabilidad de las vesículas. Los investigadores modelaron esto en un experimento relacionado con la in-vitro de liberación de un agente contra el cáncer, la doxorubicina (DOX), incorporado en el interior polímerosomas encapsulados. DOX fue puesto en libertad dos veces más rápidamente de nanopolymersomes clásicos que de polímerosomas estos encapsulados dentro de un polymersome externa más grande. Los investigadores son los primeros que han logrado este tipo de encapsulación múltiple, controlada en vesículas compartimentadas, especialmente polímeros, que también imitan el citoesqueleto, por lo tanto reproducir la estructura de la célula en su totalidad 4 .El siguiente paso será utilizar este sistema para desencadenar reacciones químicas controladas en volúmenes attoliter (10 -18litros), en un ambiente confinado.

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© polímero orgánico Laboratorio de Química (CNRS / Universidad de Burdeos 1 / Instituto Politécnico de Burdeos)

Diagrama que muestra los polímerosomas externos marcados con un fluoróforo verde encapsulando los polímerosomas internos marcados con fluorocromo rojo, junto con una imagen de microscopía confocal de disco giratorio.


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© polímero orgánico Laboratorio de Química (CNRS / Universidad de Burdeos 1 / Instituto Politécnico de Burdeos)

Las curvas de cinética de liberación de DOX de las diversas estructuras.


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© polímero orgánico Laboratorio de Química (CNRS / Universidad de Burdeos 1 / Instituto Politécnico de Burdeos)

Encapsulación superior, de dos tipos de poblaciones internas polymersome, uno en verde y el otro en rojo. En pocas palabras, la encapsulación en todos los compartimentos posibles: la membrana externa (azul), la cavidad de la polymersome externa (verde), polímerosomas internos (rojo).


Notas:

1 -. Pequeñas estructuras diferenciadas internas (cerrado por una membrana) con funciones especializadas en las células vivas 
2 – Tres colores se utilizaron aquí: azul, verde y rojo. 
3 – Los internos también tienen polímerosomas una cavidad, pero son de pequeño permitir que la membrana debe distinguirse de la cavidad. 
4 – polímerosomas en «Gelly» polímerosomas: hacia mimetismo célula estructural. Maïté Marguet, Olivier Sandre, Sébastien Lecommandoux. Langmuir 2012 (DOI: la-2011-04018w).

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