Cómo usar el sonido para llevar fármacos a los órganos

Tenemos sistemas de análisis de todo el cuerpo humano. Algunos invasivos y otro que no lo son. Se han descubierto o desarrollado fármacos para curar o impedir el avance de muchísimas enfermedades y contamos con técnicas para destruir células malignas. ¿El problema? No siempre conseguimos que «la bala» dé en el sitio preciso, sin dañar órganos vecinos.

Un ejemplo sería la administración de medicamentos contra el cáncer directamente a un tumor para que solo surtan efecto en un lugar específico, sin causar efectos secundarios en el resto del cuerpo. Entonces, si tenemos los fármacos y las técnicas, ¿cómo se pueden dirigir los medicamentos a los lugares precisos del cuerpo donde deben actuar? La respuesta llega de una reciente investigación que ha identificado unas partículas a las que se puedan unir los principios activos y llevarlas donde queramos usando el sonido.

Pero para ser eficientes, las partículas de este tipo deben cumplir una serie de requisitos, incluidos los siguientes tres: primero, deben ser capaces de absorber tantas moléculas del principio activo como sea posible; segundo, debe ser posible guiarlas a través del torrente sanguíneo mediante una técnica sencilla como la ecografía; y tercero, debe ser posible seguir su recorrido a través del cuerpo con un procedimiento de imagen no invasivo. Este último punto es la única forma de verificar si los medicamentos se han administrado correctamente.

Encontrar una solución única que cumpla todos estos requisitos ha sido un desafío durante décadas hasta que un equipo de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH) ha presentado ahora una clase especial de partículas que cumple todos estos criterios. Estas partículas no solo son efectivas, sino que también son eficaces. Bajo el microscopio parecen pequeñas flores de papel o rosas del desierto. Están formadas por pétalos extremadamente finos, y tienen un diámetro de entre 1 y 5 micrómetros, un poco más pequeño que un glóbulo rojo.

Para darnos una idea, el punto de esta «i» tiene un tercio de un milímetro y las partículas miden 300 veces menos. Su forma y su tamaño tienen dos ventajas principales. En primer lugar, las partículas de flores tienen una enorme superficie en relación con su tamaño. Los espacios entre los numerosos pétalos de flores densamente agrupados tienen solo unos pocos nanómetros de ancho y actúan como poros. Esto significa que pueden absorber grandes cantidades de sustancias terapéuticamente activas.

En segundo lugar, los pétalos de las flores dispersan las ondas sonoras o pueden estar recubiertos con moléculas que absorben la luz y, por lo tanto, pueden hacerse fácilmente visibles mediante ultrasonidos o imágenes optoacústicas. Así lo acaba de explicar el equipo de ETH liderado por Daniel Razansky y Metin Sitti en un estudio publicado en la revista «Advanced Materials».

«Hasta ahora, los investigadores estudiaban principalmente pequeñas burbujas de gas como método de transporte a través del torrente sanguíneo mediante ultrasonidos u otros métodos acústicos –señala Paul Wrede, coautor del estudio–. Ahora hemos demostrado que las micropartículas sólidas también pueden guiarse acústicamente». La ventaja de las partículas de flores frente a las burbujas es que pueden cargarse con mayores cantidades de moléculas de principio activo.

El equipo de Razansky y Sitti demostró que las partículas de flores podían cargarse con un fármaco contra el cáncer en experimentos en placas de Petri. También inyectaron las partículas en el torrente sanguíneo de ratones. Mediante ultrasonidos focalizados pudieron mantener las partículas en una posición predeterminada dentro del sistema circulatorio. Esto fue exitoso a pesar de la rápida circulación sanguínea que rodea a las partículas.

Los ultrasonidos focalizados son una técnica mediante la cual las ondas sonoras se concentran en un punto localizado. En este caso el ultrasonido, un tipo de ondas, actúan como una suerte de olas del mar que llevan la partícula al sitio deseado. La partícula, de este modo, va surfeando por esta «ola» a la que podemos controlar con muchísima precisión.

«En otras palabras, no nos limitamos a inyectar las partículas y esperar que todo salga bien, sino que las controlamos», añade Wrede. Los investigadores esperan que algún día esta tecnología se utilice para administrar medicamentos a tumores o coágulos que obstruyan los vasos sanguíneos.

Las partículas pueden estar hechas de distintos materiales y tener diferentes recubrimientos según el uso que se les dé y el procedimiento que utilicen los expertos para controlar la posición de las partículas. A esto hay que sumarle que el funcionamiento de éstas se basa en su forma, no en el material del que están hechas.

En este caso en particular los autores del estudio analizaron partículas de flores hechas de óxido de zinc. También probaron partículas hechas de poliimida y un material que consiste en níquel y compuestos orgánicos. El próximo paso es realizar más pruebas con animales y más tarde comenzar con los ensayos en pacientes humanos con enfermedades cardiovasculares o cáncer.