Reducción de los efectos secundarios durante el tratamiento de tumores cerebrales
A través de la red de microcanales larga y densamente ramificada, los agentes terapéuticos pueden administrarse directamente al cerebro durante un período prolongado. Crédito: Universidad de Kiel
Los glioblastomas se encuentran entre los tumores cerebrales más agresivos en adultos y son difíciles de tratar debido a su rápido crecimiento y su diversidad. Por lo general, los tumores malignos no se pueden extirpar completa o permanentemente mediante cirugía. Por lo tanto, sigue una combinación de radio y quimioterapia que, sin embargo, puede estar asociada con efectos secundarios en todo el cuerpo humano. Por lo tanto, se están explorando los llamados enfoques de terapia local como posibles alternativas. Estos no actúan sistémicamente, sino que liberan fármacos en bajas concentraciones, específicamente donde realmente se necesitan. Esto puede ayudar a aliviar todo el cuerpo y reducir los efectos secundarios.
Científicos de los campos de ciencia de materiales y medicina de la Universidad de Kiel (CAU) y el Centro Médico Universitario de Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, están trabajando en tratamientos más suaves como estos. En su grupo de investigación, están desarrollando conjuntamente nuevos materiales para estrategias de tratamiento local de enfermedades cerebrales crónicas como la epilepsia, los aneurismas o los tumores. Para el tratamiento de glioblastomas, recientemente presentaron un enfoque que utiliza una matriz de silicona microestructurada especial. Esto podría permitir una liberación de fármacos más personalizada en el cerebro durante un largo período de tiempo, lo que permitiría un tratamiento más suave y eficiente. Su estudio ha sido publicado en la revista ACS Biomaterials Science & Engineering, y también aparece en la portada del número.
La estructura de silicona libera el fármaco en el cerebro durante varios días
» Los enfoques locales anteriores pueden liberar grandes cantidades de una sustancia terapéutica en un período corto. Queremos administrar medicamentos de forma continua y durante más tiempo para inhibir el crecimiento de tumores durante un período prolongado», dice el científico de materiales Florian Rasch, uno de los primeros -autores del estudio de Kiel. En estrecha colaboración entre la ciencia de los materiales y la medicina, el equipo de investigación desarrolló una estructura de material especial hecha de silicona biocompatible, de unos pocos milímetros de tamaño, que puede liberar sustancias terapéuticas. Grabaron finos microcanales de aproximadamente dos micrómetros de diámetro en el material, lo que corresponde a una décima parte de un cabello humano. “Estos microcanales forman una red densamente ramificada, que podemos rellenar con diferentes fármacos”, explica el investigador doctoral de la Cátedra de Nanomateriales Funcionales.
Tras la extirpación quirúrgica de un glioblastoma, el material se puede colocar directamente en la cavidad de resección del cerebro, ese es el objetivo del equipo de investigación. Allí, el fármaco se liberará lentamente de la red de microcanales y desplegará directamente su efecto terapéutico sobre las células tumorales restantes. «Cuanto menor sea el número de canales abiertos en el material, más tiempo pasará hasta que todo el fármaco se libere en el cerebro», dice Christina Schmitt, quien participó en el estudio como investigadora doctoral en el Instituto de Anatomía de Kiel. Ahora ha completado su Ph.D. en el campo de las ciencias de la vida.
El tamaño y la composición de las estructuras de silicona, de unos pocos milímetros, se pueden adaptar al tumor correspondiente. Crédito: Florian Rasch
El material se puede adaptar a diferentes tumores y tratamientos
En el estudio, el equipo trabajó con el fármaco AT101, que se deriva de plantas de algodón y es interesante para el tratamiento de glioblastomas debido a su potencial inhibidor de tumores. «Pudimos demostrar que el fármaco se puede liberar en un período de hasta diez días. En principio, incluso son posibles períodos de varias semanas a meses», dice Vivian Adamski, quien ahora ha completado su Ph.D. en bioquímica. Como investigadora de doctorado en el Departamento de Neurocirugía de Kiel, examinó la eficacia del fármaco liberado en células cancerosas, mientras que Schmitt investigó los efectos en cultivos de células sanas. El estudio se llevó a cabo en el marco de un enfoque de tratamiento combinatorio, que consiste en la temozolomida terapéutica estándar para el glioblastoma y el fármaco AT101 liberado del sistema de microcanales. «Observamos efectos significativos de inhibición del crecimiento y citotóxicos en las células de glioblastoma, mientras que las células sanas no se vieron afectadas en gran medida. Estos resultados son prometedores para futuras investigaciones», agrega Adamski.
Lo que es más importante, los investigadores pueden adaptar los perfiles de liberación del fármaco al tumor individual y los esquemas de tratamiento requeridos variando el número de canales en la estructura de silicona y cambiando el tamaño del material del implante. Otros sistemas de administración de fármacos basados en microcanales solo podrían lograrse con procesos de fabricación mucho más complejos y costosos en entornos especiales de salas limpias. Sin embargo, los requisitos técnicos de esos enfoques apenas permitían ajustes individuales.
Investigación interdisciplinaria sobre desafíos médicos complejos
Con este estudio de modelo inicialmente puramente mecánico, los investigadores de Kiel quieren simular el fármaco entrega lo más realista posible, antes de desarrollar más la estructura de silicona para aplicaciones médicas específicas e investigaciones en organismos modelo. A largo plazo, esperan poder influir aún más en la liberación del fármaco, por ejemplo, activándolo o desactivándolo externamente a pedido.
«En el futuro, la investigación en desafíos médicos tan complejos solo puede ser avanzado en una estrecha cooperación interdisciplinaria. El Research Training Group 2154 ofrece las condiciones ideales para esto, y esperamos transmitir estas habilidades interdisciplinarias a talentosos investigadores de carrera temprana de Alemania y el extranjero «, dice el profesor Rainer Adelung, director de la Cátedra de Funcionalidad Nanomateriales y portavoz de la RTG.
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Nueva técnica de imagen permite el estudio de tumores cerebrales impresos en 3D Más información: Florian Rasch et al. Matriz macroscópica de microcanales de silicona para la liberación personalizada de fármacos y la terapia de glioblastoma localizado, ACS Biomaterials Science & Engineering (2020). DOI: 10.1021/acsbiomaterials.0c00094 Proporcionado por la Universidad de Kiel Cita: Reducción de los efectos secundarios durante el tratamiento de tumores cerebrales (24 de agosto de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/ 2020-08-side-effects-treatment-brain-tumours.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.