Las estructuras que atrapan gases mejoran el tratamiento de tumores

Los nuevos materiales que atrapan el oxígeno producidos con un sifón batidor se pueden usar para mejorar la respuesta de las células cancerosas a la radiación y ciertas quimioterapias. Los materiales, que pueden formularse como espumas, sólidos o hidrogeles, están diseñados para transportar altas concentraciones de gases terapéuticos, como el oxígeno, que luego pueden inyectarse directamente en el tejido tumoral, según los investigadores que los desarrollaron.

Los investigadores, dirigidos por James byrne y Jian Ling Bi de la Universidad de Iowa fabricó los materiales atrapadores de gas (GeM) utilizando recipientes presurizados: un sifón batidor y un reactor Parr (un reactor de agitación de alta presión). El sifón batidor, mejor conocido por crear espumas en chocolate caliente o capuchinos, genera materiales que atrapan gas a presiones estándar, mientras que el reactor Parr creó sólidos que pueden atrapar gases a presiones de hasta 600 PSI (3.45 MPa). El método Parr atrapa físicamente el oxígeno presurizado en una matriz de polímero natural, un proceso que se usa para hacer algunos tipos de dulces gaseosos.

Los GeM están compuestos de goma xantana y alginato de sodio, que se usan comúnmente como ingredientes inactivos en la fabricación de productos farmacéuticos y, por lo tanto, la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. los considera seguros.

Las espumas GeMs se pueden inyectar en el tejido tumoral

“Podemos inyectar directamente los GeM de espuma en el tejido tumoral con una jeringa”, explica Byrne. "Los GeM sólidos se pueden crear en formas clínicamente entregables, similares a los implantes de braquiterapia o fiduciales para la guía de imágenes radiográficas, y luego se implantan en los tumores con una aguja".

Byrne dice que estos materiales pueden mejorar la eficacia de los tratamientos estándar de quimioterapia y radiación, al aumentar la cantidad de oxígeno, por ejemplo, dentro de los tumores sólidos. “La mayoría de los tumores tienen niveles de oxígeno muy bajos, lo que se denomina hipoxia”, explica. “Hace décadas, los investigadores pudieron demostrar que si aumenta la cantidad de oxígeno en las células cancerosas, puede mejorar su respuesta a la radiación y ciertas quimioterapias”.

El equipo demostró que los materiales podían administrar localmente cantidades extremadamente altas de oxígeno en dos tipos de tumores en ratones, mejorando la eficacia de los tratamientos estándar. “Esto es muy relevante para situaciones clínicas en las que ciertos tipos de cáncer responden mal a la radioterapia y la quimioterapia, o para un tumor que se extirpará quirúrgicamente”, dice Byrne.

El aumento de los niveles de oxígeno también parece mejorar el entorno tumoral inmunogénico en los tumores malignos de la vaina de los nervios periféricos, hallaron los investigadores. Dichos tumores, llamados así porque envuelven los nervios periféricos, son difíciles de extirpar quirúrgicamente porque hacerlo puede dañar el nervio y provocar parálisis, enfermedades graves o incluso la muerte. Mejorar el entorno tumoral inmunogénico significa que el sistema inmunitario del cuerpo reconoce mejor el tumor, explica Byrne, lo que ayuda a mejorar la eficacia de las inmunoterapias, lo que posiblemente permita el tratamiento de la enfermedad metastásica.

Es posible que se requieran tratamientos adicionales

“Las principales aplicaciones de estos materiales serán el tratamiento de tumores hipóxicos en combinación con otras terapias”, dice Byrne. Mundo de la física. “También brindan la oportunidad de probar otros gases y medicamentos para mejorar la terapia contra el cáncer”.

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Byrne enfatiza que este trabajo fue un gran esfuerzo de equipo que abarcó múltiples instituciones, incluida la Universidad de Iowa, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, el Hospital Brigham and Women's, el Centro Médico Beth Israel Deaconess y la Facultad de Medicina de Harvard. “La realización de este proyecto no hubiera sido posible sin el esfuerzo de muchas personas”, añade.

Los investigadores ahora planean investigar si los GeM deben administrarse continuamente para reducir el tamaño de un tumor. “El hecho de que el crecimiento del tumor se ralentice en lugar de detenerse por completo con las técnicas que probamos también sugiere que es posible que se requieran tratamientos adicionales”, explican. "Tales tratamientos podrían incluir el uso de diferentes tipos de recipientes presurizados y presiones más altas para mejorar la cantidad de gas que se administra en un tumor".

El trabajo se detalla en Ciencia avanzada.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/gas-trapping-structures-improve-tumour-treatment/