Nanopartículas de biovidrio para reparar nuestros huesos
Julian Jones es un experto en vidrio bioactivo, un material capaz de estimular la regeneración ósea. Este profesor de biomateriales en el Imperial College de Londres ha dedicado una parte importante de su carrera a comprender mejor las propiedades de este material. Pero fue en 2015 cuando un encuentro en particular impulsó de forma considerable su investigación: él y su equipo conocieron a Alessandra Pinna, que estaba estudiando las propiedades antioxidantes de las diminutas partículas de óxido de cerio denominadas nanocerio. El profesor Jones había estado investigando el desenlace de las nanopartículas bioactivas en el interior de las células junto con la especialista en imaginería biomédica Alexandra Porter. Juntos, los tres científicos no tardaron en detectar el potencial de combinar las dos nanopartículas para tratar la osteoporosis y decidieron poner en marcha un proyecto específico con el acrónimo INTO (Inorganic therapeutic nanoparticles for osteoporosis). «En ese momento, estábamos desarrollando implantes de biovidrio poroso que fueran capaces de liberar iones de estroncio si el paciente presentaba una cavidad de gran tamaño en el hueso. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los pacientes con osteoporosis no presentan estas grandes cavidades: su hueso tiene una baja densidad, con un alto riesgo de fractura, y requerían un tratamiento oral o inyectable», recuerda el profesor Jones. «Las nanopartículas existentes habían sido incorporadas a su citoplasma por todas las células. Podrían biodegradarse en las células, liberando iones de estroncio que pueden estimular la producción de células formadoras de hueso (osteoblastos) y de células inhibitorias de la degradación ósea (osteoclastos). Al añadir nanocerio al compuesto, ahora también podemos eliminar los radicales libres y mejorar todavía más la prevención de la pérdida ósea». El proceso de desarrollo consiste en dos tareas principales: sintetizar nanopartículas de sílice mesoporoso biodegradable mediante sol-gel y crear el nanocerio a través de un método de precipitación conjunta y tratamiento de microondas antes de que queden atrapados en la red de sílice. Durante el proyecto, el equipo expuso los nuevos dispositivos a distintos tipos de osteocitos y mielohemocitoblastos. Los resultados demuestran que las partículas de INTO son capaces de promover la osteogénesis y de detectar los radicales libres (especie oxidativa reactiva). También se ha determinado un umbral de dosis por debajo del cual las células pueden beneficiarse de la actividad osteogénica y antioxidante de las nanopartículas sin resultar dañadas. El tratamiento resultante es una combinación que tiene potencial para pacientes con osteoporosis: las partículas pueden fortalecer los huesos osteoporóticos estimulando mecanismos de regeneración natural, reduciendo las fracturas osteoporóticas y mejorando la movilidad y la calidad de vida de millones de pacientes y, de acuerdo con el profesor Jones, también para otras enfermedades. «Hemos obtenido resultados prometedores en cuanto al impulso del crecimiento de las células nerviosas (crecimiento de axones), por lo que si conseguimos que nuestras pequeñas partículas atraviesen la barrera hematoencefálica, esto podría permitirnos utilizarlas para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. También contamos con nanopartículas que han obtenido cierto éxito en cuanto a la eliminación de células cancerosas sin dañar las células sanas. El nanocerio podría trabajar de forma sinérgica con nuestras nanopartículas para ampliar la ventana posológica en la que nuestras partículas son eficaces», añade con entusiasmo el profesor Jones. El siguiente paso son, evidentemente, los ensayos preclínicos. El profesor Jones y su equipo ya han solicitado financiación adicional para evaluar el potencial de sus nanopartículas en cuanto al tratamiento de la enfermedad de Parkinson, y están preparando una gran propuesta colaborativa sobre el tratamiento del cáncer y la bioimagen (combinación de partículas mesoporosas con oro para el diagnóstico precoz del cáncer), de cara a la próxima fase de llevar esta tecnología a la fase clínica. Su objetivo: determinar si dirigirse de forma activa contra determinadas células cancerosas puede mejorar el suministro de las nanopartículas.
Palabras clave
INTO, osteoporosis, biovidrio, nanocerio, nanotecnología, hueso, implante
