Terapia de la osteoartritis con nanoparículas 2D.

Investigadores de la Universidad de Texas A&M han desarrollado una nueva forma de administrar el tratamiento para la regeneración del cartílago. La osteoartritis es una enfermedad degenerativa que afecta a millones de personas y es causada por la descomposición de cartílago conducente, la mayoría de las veces, al daño del hueso subyacente. Uno de los mayores desafíos para el tratamiento de la osteoartritis y el daño articular posterior es reparar el tejido dañado, especialmente porque el tejido del cartílago es difícil de regenerar. Un método para reparar o regenerar el tejido cartilaginoso dañado es administrar factores de crecimiento terapéuticos. Los factores de crecimiento son una clase especial de proteínas responsables de la reparación y regeneración de tejidos. Sin embargo, los factores de crecimiento se descomponen rápidamente y requieren una dosis alta para alcanzar el potencial terapéutico.

Crédito: Texas A&M University College of  Engineering.

Estudios clínicos recientes han demostrado efectos adversos significativos para este tipo de tratamiento, incluida la formación incontrolada de tejidos y la inflamación. En el estudio realizado en la Universidad de Texas A&M y publicado en la revista ACS Applied Materials and Interfaces se utilizan nanosilicatos bidimensionales (2D)  para liberar los factores de crecimiento durante un período prolongado (30 días). Las citadas nanopartículas proporcionan un área de superficie alta con característica de doble carga  permitiendo una fácil conexión electrostática con los factores de crecimiento. Las nanopartículas pueden prolongar el suministro de factores de crecimiento a las células madre mesenquimales humanas, utilizados comúnmente en la regeneración del cartílago. La entrega sostenida de factores de crecimiento dio como resultado una mayor diferenciación de las células madre hacia el linaje del cartílago mejorando el tratamiento de la osteoartritis. La utilización de la nanopartícula en el suministro terapéutico posibilita inducir una diferenciación robusta y estable de las células madre. Además, la administración prolongada del factor de crecimiento disminuye los costos generales al reducir la concentración necesaria del factor en 10 veces y por minimizar los efectos secundarios negativos.

Información complementaria:

Sustained and Prolonged Delivery of Protein Therapeutics from Two-Dimensional Nanosilicates.

Nanosensor de la osteoartritis.

En el artículo “Label-Free Analysis of Physiological Hyaluronan Size Distribution with a Solid-State Nanopore Sensor”, publicado en Nature Communications,  investigadores del Wake Forest Baptist Medical Center (EE.UU) presentan un nanosensor para la detección y medición del biomarcador ácido hialurónico (HA). El HA es una molécula extremadamente ubicua que tiene una amplia gama de funciones fisiológicas vinculadas con la inflamación, lubricación de las articulaciones e hidratación tisular. La abundancia y la distribución del tamaño-peso molecular del HA en fluidos biológicos se reconoce como un indicador de la inflamación conducente a la osteoartritis y de otras enfermedades inflamatorias crónicas. También es un indicador del progreso de la enfermedad. Mientras que el peso molecular(MW) del HA de origen natural esta en el rango de 10 ⁵ -10 ⁷ Daltón (250-25,000 unidades de disacáridos, cada 1 nm de longitud), su tamaño dentro de este rango es un determinante crítico de la función de la molécula in vivo. Por ejemplo, el HA de alto MW (> 1000 kDa) es altamente viscoso y parece mostrar propiedades antiinflamatorias e inmunosupresoras; mientras que el HA de bajo MW (generalmente <500 kDa) puede inducir la liberación de citocinas proinflamatorias de los macrófagos. Además, la propiedades lubricantes del fluido sinovial dependen mucho más del HA de alto MW. En consecuencia, tanto la abundancia como la distribución del tamaño de HA son biomarcadores importantes para las patologías de la enfermedad y son esenciales para comprender las funciones de lubricación e inmunomoduladora de lHA in vivo.

Crédito: Nature Communicationsvolumen y Pixabay

Actualmente, el método más utilizado para analizar el HA es la electroforesis en gel, una técnica lenta, semicuantitativa y con requisito de mucho material de partida. Otras técnicas como la espectrometría de masas y la cromatografía de exclusión por tamaño son costosas y de alcance limitado. El equipo de investigación utilizó un sensor de nanoporos de estado sólido como herramienta para el análisis del HA. Consiste en un chip con un único agujero o poro de unos pocos nanómetros de ancho, aproximadamente 5000 veces menor comparado con el diámetro de un cabello humano. Sólo las moléculas individuales pueden pasar a través de la abertura y, a medida que lo hacen, cada una puede ser detectada y analizada. Al aplicar el nanosensor los investigadores pudieron determinar el tamaño de cada molécula de HA. La distribución del tamaño del HA cambia con el tiempo en la osteoartritis, por lo que esta tecnología podría ayudar a evaluar mejor la progresión de la enfermedad. El nanosensor presentado establece un nuevo método cuantitativo para la evaluación de un biomarcador molecular significativo. Sólo son necesarios 10 nanogramos(ng) del AH extraído por un proceso mínimamente invasivo directamente del líquido sinovial. Los requisitos de sensibilidad, velocidad y muestra pequeña de este enfoque lo hacen atractivo como una poderosa herramienta analítica con claras ventajas sobre las tecnologías de evaluación actuales.

Lectura complementaria:

Label-Free Analysis of Physiological Hyaluronan Size Distribution with a Solid-State Nanopore Sensor