Biomimética y su relación con el cáncer de pulmón

Biomimética y su relación con el cáncer de pulmón

La bioinspiración es el enfoque creativo que estudia a la naturaleza mediante la observación de sistemas biológicos y da lugar al desarrollo de tecnologías innovadoras. La biomimética es un subgénero de la bioinspiración. Esta rama está dirigida a resolver problemas por medio del análisis de redes biológicas, por el cual se emplean modelos y son puestos en práctica para lograr una solución (Fayemi et al. 2017).

La biomimética es clasificada mediante dos términos, procesos basados en soluciones o inspirado por problemas. Ambos con distintos puntos de inicio y características. En el artículo a continuación, el proceso de desarrollo biomimético es fundamentado por el problema, el cáncer de pulmón (Fayemi et al. 2017).

El cáncer, en general, ha perdurado como una amenaza mundial al pasar de los años, siendo la segunda causa de muerte más común (Li et al. 2018). Actualmente, una amplia cantidad de métodos son utilizados para lidiar con el cáncer, tales como la quimioterapia, radioterapia e intervención quirúrgica. No obstante, los tratamientos siguen fracasando a cierta medida, debido a los efectos secundarios que éstos presentan. El daño al tejido sano, tanto como la ineficacia de tratar con la enfermedad, dan lugar a pobres resultados terapéuticos (Vijayan, Uthaman, Park, 2018).

¿De qué manera se podrá modelar un producto, en base a los principios de la estrategia biomimética, que sea capaz de combatir las células tumorales del organismo, al igual que dar indicios de formación de células cancerosas a etapas tempranas?

En las últimas décadas, los científicos han estudiado y desarrollado un sistema de nanopartículas dedicadas a suministrar medicamento a una cierta región del cuerpo. Dichas nanopartículas gozan de las ventajas de poder ser modificadas con flexibilidad, cargar con una considerable cantidad de fármacos anti-cáncer y tener propiedades fisicoquímicas ajustables; que contribuyen a inestabilizar y finalmente erradicar el patógeno. Sin embargo, los inconvenientes no tardaron en llegar. El percance principal que limitaba estas nanopartículas a congeniar con requerimientos clínicos era el rechazo de la substancia por parte del mismo sistema inmunitario del organismo. Las células cancerosas permanecían inafectadas ya que la droga administraba para combatirla, era fagocitada por parte de las células inmunitarias ya que el sistema no reconocía la substancia. (Li et al. 2018)

En consecuencia, surge la implementación de la biomimética en dicha investigación. Se diseña un nuevo prototipo de nanopartículas que poseen de membranas celulares encargadas de disimular la entrada de la nanopartícula al organismo, y que de esta manera pueda atacar a la célula tumoral sin que el sistema inmunitario la consuma (Li et al. 2018).

Las NPMCs (nanopartículas de membrana celular) pueden estar compuestas de diferentes materiales que varían dependiendo del tipo de sustancia que éstas transportarán a lo largo del torrente sanguíneo. Los núcleos llegan a ser de materiales orgánicos (a base de polímeros, gelatina, liposomas) o inorgánicos (gel de sílice y hasta magnéticos). Los núcleos son encapsulados con tinte infrarrojo (proteínas fluorescentes, tintes orgánicos, nanocristales semiconductores) para indicar presencia de células cancerosas o con un fármaco que combatirá el cáncer ya establecido (doxorrubicina) (Rao et al. 2016). Asimismo, la nanopartícula es cubierta por membranas de células sanguíneas e inmunitarias tales como los eritrocitos (más comunes), leucocitos, macrófagos, plaquetas, entre otros. Existen casos en donde, irónicamente, se emplea el uso de las membranas de células cancerosas para llevar a cabo el proceso. El tipo de célula empleada dependerá del uso indicado de la nanopartícula, al igual que el núcleo. (Vijayan, Uthaman, Park, 2018).

Las NPMCs han demostrado el potencial para mejorar significativamente la terapia contra el cáncer. Éstas gozan de funciones únicas proporcionadas por los materiales variados que conforman el núcleo y la membrana. Las nanopartículas no están limitadas solamente a los tipos membranosos mencionados previamente; membranas de células madre, bacterianas y de otros compuestos biológicos están en desarrollo para brindar un margen más amplio para combatir el cáncer (Li et al. 2018)

La NPMC es capaz de tener las características de una célula autógena, evitando su eliminación por parte del sistema inmunitario y prolongando su tiempo de circulación en el torrente sanguíneo; factores fundamentales al momento de lidiar con un tumor.

Con esta nueva tecnología, la detección oportuna de una incidencia de cáncer pulmonar será más común. Igualmente, con las NPMCs, el enfoque a erradicar células tumorales será más preciso y eficaz en comparación a los métodos tradicionales. El surgimiento de diseños biomiméticos y de la nanomedicina han cambiado el paradigma con el que se tratará el cáncer.

Bibliografía:

 -  Li, R., He, Y., Zhang, S., Qin, J., & Wang, J. (2018). Cell membrane-based nanoparticles: a new biomimetic platform for tumor diagnosis and treatment. Acta Pharmaceutica Sinica B, 8(1), 14-22.

·        -  Vijayan, V., Uthaman, S., & Park, I. K. (2018). Cell Membrane-Camouflaged Nanoparticles: A Promising Biomimetic Strategy for Cancer Theragnostics. Polymers, 10(9), 983.

·        -  Rao, L., He, Z., Meng, Q.-F., Zhou, Z., Bu, L.-L., Guo, S.-S., … Zhao, X.-Z. (2016). Effective cancer targeting and imaging using macrophage membrane-camouflaged upconversion nanoparticles. Journal of Biomedical Materials Research Part A, 105(2), 521–530. doi:10.1002/jbm.a.35927