Microrrobots controlados magnéticamente atraviesan las barreras gastrointestinales y liberan fármacos anticancerígenos nanométricos por etapas

Administrar por vía oral un fármaco para que llegue con precisión a una lesión gastrointestinal no es solo una cuestión de distancia. El ácido gástrico puede degradarlo prematuramente, el moco y los pliegues intestinales dificultan el contacto, y el peristaltismo y los fluidos alejan continuamente la carga del objetivo. Por ello, el equipo de investigación diseñó un sistema de «relevo por etapas»: primero, un campo magnético externo guía al microrrobot hasta su posición y, después, este libera nanopartículas capaces de adherirse a las células cancerosas.

Este microrrobot, de aproximadamente 550 micrómetros de ancho, contiene una capa magnética y un compartimento para el fármaco, cuya abertura está cubierta por una película polimérica sensible al pH. Los experimentos de simulación mostraron que la película permanece intacta en el líquido gástrico y comienza a disolverse al pasar al líquido intestinal; los investigadores también pueden retrasar la liberación ajustando la formulación de la carga farmacológica. De este modo, la carga queda protegida durante su paso por el estómago y solo comienza a descargarse gradualmente al llegar al entorno intestinal, donde el pH es más alto.

El vehículo de segundo nivel que se libera consiste en nanopartículas recubiertas de membrana de células plaquetarias y cargadas con el fármaco quimioterápico doxorrubicina. La membrana plaquetaria conserva parte de las proteínas de superficie que pueden participar en la interacción con las células tumorales; en experimentos celulares, la unión de estas partículas a dos tipos de células de cáncer colorrectal, SW480 y HCT116, fue aproximadamente 3,1 y 2,4 veces mayor, respectivamente, que la de las partículas sin recubrimiento. Este diseño busca conectar el control espacial mediante guía magnética con el reconocimiento biológico a escala celular.

El equipo desarrolló además un modelo microfluídico biomimético de colon con flujo, variaciones de pH, estructuras similares a vellosidades y esferoides tumorales. Cuando se utilizaron dos microrrobots para la administración, la señal de las nanopartículas en los esferoides tumorales fue aproximadamente 3,4 veces mayor que con la administración directa de nanopartículas; tras ajustar por dosis, la retención mejoró aproximadamente 4,57 veces y estuvo acompañada de un efecto citotóxico más intenso contra las células cancerosas. Los resultados indican que transportar primero la carga hasta las proximidades de la lesión y permitir después que las nanopartículas completen la adhesión local podría resistir mejor las pérdidas causadas por el flujo que la administración aislada de nanofármacos.

Sin embargo, la evidencia disponible continúa en una fase preclínica temprana. El efecto anticancerígeno solo se ha probado en células y modelos microfluídicos; aunque los investigadores ya han logrado que los microrrobots magnetizados se desplacen sobre la superficie de tejidos de estómago e intestino de cerdo ex vivo, esto sigue sin poder reproducir el peristaltismo completo, las respuestas inmunitarias, la interferencia de los alimentos y los procesos de excreción de un organismo vivo. La capacidad de un campo magnético externo para mantener una localización estable en zonas profundas del cuerpo humano también representa un desafío de ingeniería futuro.

El siguiente paso será confirmar en animales el tránsito, la liberación y la recuperación o expulsión de los microrrobots, además de evaluar la seguridad de los materiales, el origen de la membrana plaquetaria y las fugas de doxorrubicina. Por ahora, esta plataforma demuestra que el concepto de administración multicapa puede funcionar de manera coordinada, no que ya sea capaz de tratar el cáncer colorrectal; para convertirse en una herramienta oral de administración precisa de fármacos, todavía deberá superar obstáculos relacionados con la uniformidad de fabricación, la eficacia in vivo y la seguridad a largo plazo.