Un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Diego (UCSD) desarrolla un enfoque revolucionario para tratar la metástasis pulmonar utilizando microrobots biohíbridos que combinan microalgas con nanopartículas cargadas de fármacos.

Este innovador sistema, denominado «robot de algas-NP(DOX)», promete superar las limitaciones de la quimioterapia convencional al proporcionar una administración localizada y eficiente de medicamentos en los pulmones. Los resultados se detallan en un estudio publicado Science Advances.

El desarrollo de estos microrobots es el resultado de una ingeniosa combinación de biología y nanotecnología, producto de la colaboración entre los laboratorios de Joseph Wang y Liangfang Zhang, ambos profesores del Departamento de Ingeniería Química y Nanoingeniería en la UCSD.

La metástasis pulmonar es un desafío significativo en el tratamiento del cáncer, ya que la quimioterapia convencional a menudo no logra una acumulación suficiente en los pulmones. Los nuevos microrobots biohíbridos utilizan microalgas verdes funcionalizadas con nanopartículas de poli(ácido láctico-co-glicólico) (PLGA) cargadas con doxorrubicina (DOX), un conocido fármaco quimioterapéutico. Estas nanopartículas están recubiertas con membrana de glóbulos rojos, lo que mejora la biocompatibilidad y protección del fármaco.

Las microalgas proporcionan propulsión autónoma en los pulmones, lo que permite una distribución eficiente y una liberación controlada del fármaco. Tras la administración intratraqueal, los microrobots de algas NP(DOX) son capaces de transportar de manera eficiente su carga de fármaco a lo profundo de los pulmones, manteniendo su motilidad continua. Esto conduce a una distribución rápida del fármaco, una mejor acumulación en el tejido pulmonar y una retención prolongada en comparación con las nanopartículas pasivas y los fármacos libres.

En un modelo de metástasis pulmonar de melanoma, los microrobots de algas NP(DOX) mostraron una mejora significativa en la eficacia terapéutica. Los resultados demostraron una reducción notable de la carga metastásica y una extensión de la supervivencia en comparación con los grupos de control. Este avance representa un gran paso hacia tratamientos más eficaces y específicos para la metástasis pulmonar.

El diseño de estos microrobots biohíbridos implicó la preparación de nanopartículas de PLGA cargadas con DOX y recubiertas con membranas de glóbulos rojos, seguidas de su conjugación con microalgas verdes. Las microalgas seleccionadas, Chlamydomonas reinhardtii, ofrecen numerosas ventajas, incluyendo su motilidad autónoma, biocompatibilidad y capacidad para ser rastreadas mediante autofluorescencia.

La investigación demostró que estos microrobots mantienen su motilidad y eficiencia de administración de fármacos incluso en condiciones fisiológicas similares al entorno pulmonar. Los estudios in vitro mostraron que las microalgas cargadas con nanopartículas conservaron su capacidad de movimiento y su viabilidad durante períodos prolongados, lo que es crucial para su efectividad in vivo.

El uso de microrobots biohíbridos representa una estrategia prometedora para la administración localizada de fármacos, aprovechando las características únicas de los pulmones como objetivo terapéutico. La gran superficie de los alvéolos pulmonares y la baja actividad enzimática en el tracto respiratorio facilitan la absorción rápida y el depósito prolongado del fármaco, mejorando así la eficacia del tratamiento.

Los investigadores destacan que este enfoque podría revolucionar el tratamiento de la metástasis pulmonar y otras enfermedades pulmonares, ofreciendo una plataforma alternativa a los métodos de inhalación actuales. La capacidad de los microrobots para distribuir y retener fármacos de manera eficiente podría reducir significativamente los efectos secundarios sistémicos y mejorar la calidad de vida de los pacientes.

En conclusión, los microrobots de algas-NP(DOX) representan un avance notable en la lucha contra la metástasis pulmonar, demostrando una mejora sustancial en la eficacia terapéutica y la supervivencia en modelos preclínicos. Este desarrollo subraya el potencial de la nanotecnología y los microrobots biohíbridos para transformar el tratamiento del cáncer y otras enfermedades pulmonares.