Los nanomotores impulsados ​​químicamente pueden ayudar a resolver la inflamación crónica en pacientes con artritis reumatoide.

Así como los automóviles usan gasolina para moverse, existen motores microscópicos que pueden convertir la energía química en movimiento mecánico para navegar por el cuerpo y actualmente se están estudiando para tratar y combatir enfermedades.

Científicos de la Universidad Médica del Sur y la Universidad Sun Yat-Sen, ambas en China, mostraron en un estudio reciente el desarrollo de un posible tratamiento basado en nanomotores para la artritis reumatoide, una enfermedad que hasta el momento no tiene cura.

«La artritis reumatoide es una enfermedad inflamatoria crónica caracterizada por dolor, hinchazón y daño en las articulaciones», dijo Yingfeng Tu, investigador principal de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad Médica del Sur y autor principal del estudio. «Aunque los medicamentos como los esteroides, los antiinflamatorios y los inmunosupresores pueden ayudar a retrasar la destrucción de las articulaciones y reducir el dolor, tienen efectos secundarios y no son del todo exitosos».

Comprender la artritis reumatoide

En la artritis reumatoide, las células inmunitarias atacan las células sanas de las articulaciones y crean inflamación. Las principales células inmunitarias aquí son los macrófagos, que pasan de un estado antiinflamatorio a uno proinflamatorio y liberan moléculas antiinflamatorias y proinflamatorias, respectivamente.

En las articulaciones inflamadas, las células inmunitarias liberan moléculas de señalización llamadas citocinas que provocan una sobreproducción de especies reactivas de oxígeno (o ROS), incluido el peróxido de hidrógeno, que promueven la transición de los macrófagos a su estado proinflamatorio, lo que lleva a una inflamación crónica.

Además, la producción de ROS conduce a la falta de oxígeno en las articulaciones, lo que provoca daños en los tejidos, dijo Tu.

Tu y su equipo decidieron aprovechar esta acumulación natural de peróxido de hidrógeno en las articulaciones usándolo como combustible químico para alimentar nanomotores que producen oxígeno por sí mismos para ayudar a aliviar la inflamación crónica.

«Nuestros resultados tienen implicaciones de gran alcance, no solo desde una perspectiva fundamental utilizando nanomotores para la artritis reumatoide, sino también desde la perspectiva de las aplicaciones, como una nueva estrategia para lograr una alta eficiencia terapéutica con efectos secundarios mínimos en enfermedades inflamatorias», dijo Tu .

Construyendo un nanomotor antiinflamatorio

Tu y el equipo utilizaron dióxido de manganeso (MnO2) nanopartículas para construir sus nanobots, ya que se sabe que descomponen las moléculas de peróxido de hidrógeno, generando energía química en el proceso que puede usarse para impulsar su movimiento. Sin embargo, debido a que esta reacción química produce moléculas oxidantes que tienden a ser dañinas para los tejidos biológicos, los científicos cargaron sus bots con nanopartículas de óxido de cerio, que estudios previos han demostrado que tienen poderosas propiedades antioxidantes.

Primero, los científicos probaron la movilización del MnO2-Motores en una solución salina y un líquido sinovial artificial que imita el líquido de las articulaciones. Al aumentar la concentración de peróxido de hidrógeno en la mezcla, observaron un aumento en el movimiento del nanomotor.

Fei Peng, profesor de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Sun Yat-Sen y coautor del estudio, explicó que la presencia de ácido hialurónico en el líquido sinovial podría impedir el movimiento de sus nanomotores. Pero sorprendentemente, el equipo encontró que a altos niveles de peróxido de hidrógeno, lo que se espera en las articulaciones con artritis reumatoide, el MnO2-Los motores mostraron un comportamiento comparable al de la solución salina. “Estos resultados han confirmado el rendimiento de propulsión eficiente de MnO2-Motores [in] líquido sinovial», dijo Peng.

Además, cuando los nanomotores se agregaron a células con macrófagos proinflamatorios, observaron una disminución en la producción de citoquinas proinflamatorias y un aumento en sus contrapartes antiinflamatorias, lo que sugiere que sus nanomotores tienen la capacidad de mediar en la transformación de macrófagos de un pro a un estado antiinflamatorio.

Pero el experimento fundamental se produjo cuando los nanomotores se probaron en condiciones de vida en un modelo de rata con artritis reumatoide. Los científicos inyectaron los nanomotores en las articulaciones de los animales y usaron imágenes de ultrasonido para monitorear la producción de oxígeno. «Nuestro MnO2-El motor poseía una difusión mejorada junto con la generación continua de oxígeno, lo que resulta en hipoxia [low oxygen] La paliación y la eliminación de ROS funcionan juntas para retrasar la progresión de la enfermedad», dijo Yingjia Li, profesora del Hospital Nanfang de la Universidad Médica del Sur y coautora del estudio.

Li también explicó que aunque MnO2Los motores se inyectaron localmente y se sostuvieron principalmente en las articulaciones de las rodillas, las ratas tratadas mostraron patas menos hinchadas, erosión ósea reducida y niveles séricos más bajos de citocinas inflamatorias, lo que demuestra que la administración de MnO2-Los motores fueron notablemente capaces de suprimir la gravedad general de la artritis.

Dados estos resultados prometedores, el equipo está trabajando para desarrollar MnO2-Motores a la clínica. «Aunque los nanomotores aún no se han probado en humanos, estamos trabajando en el estudio traslacional y vemos su gran potencial para la terapia de la artritis reumatoide y otras enfermedades inflamatorias», dijo Tu.

Referencia: Cong Xu, et al., Nanomotores controlados por microambiente artrítico para la terapia activa de la artritis reumatoide, Ciencias Avanzadas (2022). DOI: 10.1002/advs.202204881

Crédito de imagen destacado: Towfiqu barbhuiya en Unsplash

DEJA UNA RESPUESTA

Por favor ingrese su comentario!
Por favor ingrese su nombre aquí