Una revisión reciente publicada en el Revista de investigación de nanopartículas analiza la versatilidad de ingeniería de las nanopartículas poliméricas, lo que las convierte en una buena alternativa terapéutica contra las enfermedades por coronavirus.
Estudiar: Nanopartículas poliméricas como agentes terapéuticos contra la enfermedad por coronavirus. Crédito de la imagen: mil millones de fotos/Shutterstock
Nanotecnología y SARS-CoV-2
Las infecciones nuevas y avanzadas del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), el agente etiológico de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), han reducido la eficacia de las vacunas desarrolladas contra el virus. Con un aumento inminente de infecciones en muchos países, a pesar de las estrategias de mitigación que se han llevado a cabo durante los últimos dos años, aún no existe una cura aprobada o un tratamiento novedoso para la infección por SARS-CoV-2 y su progresión a COVID-19.
Esto ha establecido la urgencia de soluciones terapéuticas alternativas. La pandemia de COVID-19 en curso y la posibilidad de futuros brotes explican los desafíos en varios frentes que se deben superar con un daño y una aflicción mínimos. La nanotecnología es la tecnología bienvenida que puede permitirnos combatir enfermedades infecciosas y otras complicaciones médicas.
Los investigadores revisan la posibilidad y los últimos avances de las nanopartículas poliméricas como agentes terapéuticos contra el coronavirus en este contexto.
Características de las nanopartículas poliméricas
Estas son partículas coloidales, que varían en tamaño entre 10 y 999 nm, y están compuestas de polímeros naturales o sintéticos, como quitosano y polipéptidos, respectivamente, o incluso cadenas poliméricas simples pseudosintéticas o agregados de cadenas más grandes.
Debido a la estabilidad coloidal inherente y las funcionalidades de superficie ajustables, estas nanopartículas tienen características tales como:
- se puede utilizar para facilitar la orientación,
- reducir la unión no específica,
- reducir los efectos adversos y evitar interacciones indeseables con el sistema inmunitario,
- también extender su circulación en el torrente sanguíneo,
- proteger a los agentes terapéuticos de la degradación, aumentando la estabilidad, la biodisponibilidad y la farmacocinética de los fármacos,
- facilidad de modificación química, y
- capacidad de liberación controlada de fármacos.
Estas características físico-químicas únicas mejoran los efectos terapéuticos de las nanopartículas poliméricas.
Por otro lado, las nanopartículas también se pueden diseñar para que interactúen con el sistema inmunitario como adyuvantes o portadores de carga en las vacunas. Debido a que estas nanopartículas poliméricas son fáciles de diseñar, brindan una gran versatilidad, lo que permite tener (i) especificidad, (ii) cinética de liberación ajustable y (iii) composición multimodal del fármaco. Por lo tanto, estas características superan las limitaciones comunes encontradas en el desarrollo de fármacos tradicionales.
En consecuencia, las nanopartículas poliméricas se encuentran entre los mejores nanofármacos aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA); se utilizan para tratar el cáncer, la regeneración ósea y las enfermedades autoinmunes.
Dos polímeros extremadamente ventajosos que también están aprobados por la FDA son Polylactide (PLA) y Poly Lactic-co-Glycolic Acid (PLGA). Estos se sintetizan mediante procesos de nanoprecipitación y emulsificación, cuyos parámetros modifican minuciosamente las propiedades de las nanopartículas poliméricas, como la forma, el tamaño y la distribución del tamaño, la carga superficial y la estabilidad. Estos determinan la utilidad terapéutica de las nanopartículas.
Los revisores discuten los procesos, enfatizando la importancia de la funcionalización (es decir, vectorización, inmovilización o bioconjugación) o carga con diferentes compuestos bioactivos. Por ejemplo, el fármaco antiviral Veklury (remdesivir) se puede probar encapsulándolo en nanopartículas poliméricas (nanopartículas de PLGA cargadas con remdesivir cubiertas con lisinopril). La carga del fármaco en las nanopartículas se puede realizar después de la preparación de los nanoportadores o del resto químico deseado insertado durante la polimerización de las nanopartículas (en el lugar funcionalización).
Las nanopartículas poliméricas cargadas con el fármaco pueden utilizarse a través de dos enfoques fundamentales: direccionamiento pasivo (como en el caso de la inflamación y la hipoxia) y direccionamiento activo (escapar del aclaramiento del sistema reticuloendotelial (RES)).
La PEGilación es la adición de polietilenglicol (PEG, un polímero no inmunogénico) a la superficie de la nanopartícula; una estrategia utilizada para evitar el sistema RES, mejorar el tiempo de circulación y la eficacia terapéutica en el cuerpo. El poli(acetato de vinilo) (PVA), con su baja toxicidad y alta biocompatibilidad, también es uno de los polímeros aprobados por la FDA que se utiliza para estabilizar los sistemas de nanopartículas.
Enfoques de nanotecnología basados en polímeros
De las estrategias para prevenir la infección por SARS-CoV-2, uno de los enfoques en el nanorégimen es saturar los receptores virales con nanopartículas antes de que el virus pueda adherirse e ingresar a la célula huésped para replicarse e infectar. Estas nanopartículas funcionalizadas con la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2, el receptor de las proteínas virales Spike) y las proteínas CD147 podrían saturar los receptores del SARS-CoV-2, reduciendo así su disponibilidad y bloqueando la entrada viral en nuestras células.
Del mismo modo, las nanopartículas similares a los macrófagos alveolares (MA) multifuncionales tienen membranas con receptores de coronavirus con nanopartículas de PLGA internalizadas dopadas con una molécula fototérmica: el virus se une a las nanopartículas antes de unirse a la membrana de la célula huésped y luego se desactiva fototérmicamente.
Las nanopartículas poliméricas prometedoras para la enfermedad y las secuelas de la COVID-19 son las NP de PLGA, el quitosano, el polianhídrido, el ácido poli-γ-glutámico y la N-(2-hidroxipropil) metacrilamida/N-isopropilacrilamida (HPMA/NIPAM), que ya están desarrolladas y mejorado para ser aplicado en casos de virus de influenza (H1N1), virus de parainfluenza bovina 3 (BPI3V), virus de influenza porcina (H1N2) y virus respiratorio sincitial (RSV).
Además, muchos medicamentos se cargan en nanopartículas (gelatina, albúmina, etc.) para tratar el asma, la tuberculosis, el cáncer, etc. Estos medicamentos podrían modificarse y probarse para su uso contra el SARS-CoV-2, que causa dificultad respiratoria, secuestro inflamatorio. o tormenta de citoquinas, tos y fiebre – manifestaciones clínicas paralelas a otras enfermedades.
Por lo tanto, las nanopartículas poliméricas son excelentes sistemas para encapsular antivirales y potencialmente inhibir infecciones, con biodisponibilidad mejorada, liberación controlada y efectos secundarios reducidos.
En el contexto de las vacunas, las vacunas actuales contra la COVID-19 están compuestas por nanopartículas lipídicas catiónicas. Estas nanopartículas poliméricas son excelentes sistemas robustos para materiales genéticos y otros compuestos inmunomoduladores para vacunación.
Es importante destacar que las nanopartículas poliméricas son compatibles con fármacos hidrofílicos e hidrofóbicos, con métodos de preparación simples y adecuados que logran la longitud de polímero requerida, el tamaño de nanopartícula, la vía de administración deseada y el fármaco transportado.
En la pandemia actual, las nanopartículas poliméricas son sistemas relevantes con sus aplicaciones específicas en sensores de diagnóstico para detectar patógenos virales, barreras físicas como máscaras/escudos para proteger contra virus y vacunas.
Además de las aplicaciones terapéuticas, las tecnologías in vitro de vanguardia, como la bioimpresión 3D y los dispositivos de órgano en chip, que se utilizan para predecir con precisión el rendimiento y la seguridad de las nanopartículas, son fundamentales en los enfoques contra la COVID-19. Estos sistemas, que incluyen construcciones similares a tejidos bioimpresos en chips, son indispensables para investigar y evaluar la farmacocinética y la dinámica de las nanopartículas, imitando el entorno fisiológico y las respuestas.
En teoría, la investigación y la tecnología de nanopartículas poliméricas contra la COVID-19 deben optimizarse con pasos de regulación, seguridad y fabricación de procesos para lograr aplicaciones clínicas prácticas.
