Resolver el problema de las vacunas termosensibles
Cuando las vacunas se exponen a temperaturas que están fuera de los rangos recomendados, pueden perder su potencia y efectividad. Por lo tanto, garantizar que las vacunas se transportan y almacenan adecuadamente es un paso importante para una inmunización satisfactoria de la población contra enfermedades evitables por vacunación. Sin embargo, esto acaba siendo un desafío al manipular vacunas que tienen que conservarse a temperaturas inferiores al punto de congelación. Ahora, investigadores de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz) (Austria) y de la Universidad de Texas en Dallas (UT Dallas) (Estados Unidos) han demostrado una nueva técnica que podría ayudar a resolver este problema. El método de bajo coste se ha desarrollado con el apoyo parcial del proyecto financiado con fondos europeos POPCRYSTAL, coordinado por la TU Graz. Tal como se describe en el estudio publicado en la revista «Nature Communications», dicho método implica la creación de exoesqueletos cristalinos alrededor de liposomas delicados y otras nanopartículas lipídicas y, a continuación, su estabilización a temperatura ambiente durante un máximo de dos meses. Los liposomas y las nanopartículas lipídicas son excelentes vehículos para administrar medicamentos que transportan las sustancias farmacéuticas dentro de una capa protectora externa de lípidos. Sin embargo, también son termodinámicamente inestables a temperatura ambiente. Las dos vacunas contra la COVID-19 que utilizan nanopartículas lipídicas son las vacunas Moderna y Pfizer/BioNTech. «El coste de mantener muy frías estas vacunas desde el momento en que se fabrican hasta el momento en que se administran supone un desafío que es necesario abordar, especialmente porque hay muchos países que no cuentan con la infraestructura suficiente para mantener esta clase de cadena de frío», afirmó el Dr. Jeremiah Gassensmith de la UT Dallas, coautor del estudio, en un artículo publicado en el sitio web de la universidad. «Aunque en este trabajo no se incluyeron las nanopartículas lipídicas específicas empleadas en las vacunas actuales contra la COVID-19, nuestros hallazgos contribuyen a la estabilización de las nanopartículas lipídicas como nunca antes se ha hecho, hasta donde sabemos». Las proteínas de membrana se asientan en bicapas lipídicas, que son membranas celulares con dos capas de moléculas lipídicas. Según el coautor Gabriele Meloni, también de la UT Dallas, uno de los retos de la investigación «es que las proteínas de membrana como las bicapas lipídicas son muy delicadas e intrínsicamente metaestables, y estamos tratando de combinarlas para comprender cómo funcionan estas proteínas». Además, es necesario manipularlas con cuidado y prepararlas de nuevo cada vez. «No pueden almacenarse durante períodos prolongados y no es fácil enviarlas a los compañeros de otros laboratorios», añadió Meloni.
Estabilizar el sistema
El equipo del proyecto desarrolló una técnica para estabilizar este sistema lipídico y logró resultados utilizando proteínas de transmembrana, un tipo de proteína de membrana que abarca toda la membrana celular. Mezclaron los liposomas con dos sustancias químicas (dihidrato de acetato de cinc y metilimidazol) en una solución tampón, lo que permitió crear una matriz cristalina alrededor de cada liposoma. «Creemos que los lípidos interactúan con el cinc con la fuerza suficiente para formar una estructura inicial de cinc-metilimidazol que, a continuación, crece alrededor de la esfera lipídica y la envuelve por completo, como un exoesqueleto», observó Gassensmith. «En cierto modo cooptamos la naturaleza para crear esta capa totalmente falsa, donde las biomacromoléculas —los lípidos y las proteínas— catalizan el crecimiento de este exoesqueleto». Para liberar y reconstituir los liposomas, el equipo utilizó ácido etilendiaminotetraacético, un potente agente quelante de cinc muy usado en la medicina y la industria porque permite la quelación de metales para formar complejos estables hidrosolubles. El proyecto POPCRYSTAL (Precisely Oriented Porous Crystalline Films and Patterns) tiene por objeto crear nuevos patrones y películas cristalinas con estructuras organometálicas con nanoporos y nanocanales orientados con precisión. Para más información, consulte: Proyecto POPCRYSTAL
Palabras clave
POPCRYSTAL, lípido, liposoma, vacuna, nanopartícula, proteína, COVID-19, cadena de frío