APLICACIONES BIOMÉDICAS DE LOS COLOIDES MAGNÉTICOS CURSO DE DOCTORADO MEDICAMENTOS DE LIBERACIÓN MODIFICADA (MASTER EN CIENCIA, TECNOLOGÍA Y USO RACIONAL DEL MEDICAMENTO) Dr. José Luis Arias Mediano [email protected]Dept. Farmacia y Tecnología Farmacéutica Universidad de Granada
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APLICACIONES BIOMÉDICAS DE LOS COLOIDES MAGNÉTICOS
CURSO DE DOCTORADOMEDICAMENTOS DE LIBERACIÓN MODIFICADA
(MASTER EN CIENCIA, TECNOLOGÍA Y USO RACIONAL DEL MEDICAMENTO)
Dept. Farmacia y Tecnología FarmacéuticaUniversidad de Granada
ÍNDICEAPLICACIONES BIOMÉDICAS DE LOS COLOIDES MAGNÉTICOS
1. Principales estrategias de formulación. 2. Principales propiedades de interés biomédico.3. Destino biológico y toxicidad.4. Transporte de fármacos.5. Nanoplataformas multifuncionales magnéticas.6. Aplicaciones biomédicas no relacionadas con el
transporte de fármacos.7. Conclusiones.8. Bibliografía.
1. PRINCIPALES ESTRATEGIAS DE FORMULACIÓN
Óxidos de hierro.Óxidos de hierro superparamagnéticos (SPION).Metales y aleaciones metálicas:
FePt, Fe3Pt, FeCo, CoFe2O4, FePt-Au.
1. PRINCIPALES ESTRATEGIAS DE FORMULACIÓNÓXIDOS DE HIERRO (y SPION)
Principales óxidos de hierro:Magnetita (Fe3O4).
Maghemita (γ-Fe2O3).
Hematita (α-Fe2O3).
Akagenita (β-FeOOH).
Wustita (FeO).
Goetita [FeO(OH)].
Fe3O4
1. PRINCIPALES ESTRATEGIAS DE FORMULACIÓNÓXIDOS DE HIERRO (y SPION): MAGNETITA
Tiempo de exposición al imán (1.1 teslas): 2 horas.
5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 5 10 15 20 25
Days after tumor inocculation
Tum
or v
olum
e (m
m3 )
Untreated SQgem NA (5mg/kg eq.)Mag-SQgem NA (5mg/kg eq.)
Antitumor activity of magnetic composites (5 mg/Kg eq)compared with SQGem nanoassemblies (5 mg/Kg eq)against L1210 wt subcutaneous tumor bearing mice.
Doses: IV injections on days 6, 9, 13 and 16 after development of 50 – 100 cm3 sized tumors (p < 0.05)
5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20 25 30 35
Post treat,ent (Days)
Surv
ival
(%)
CONTROL
SISTEMA MAGNÉTICO(GEMCITABINA)
GEMCITABINA
CONTROL GEMCITABINA SISTEMA MAGNÉTICO(GEMCITABINA)
5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS
B = 1.1 T
B = 0 T
Evidencia de la actividad antitumoral in vivode SQGem en un modelo murino de tumor
sólido (s.c.): “prussian blue staining”
5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS
TCL-SPION: magnetosomas
5. TRANSPORTE DE FÁRMACOS
La nanotecnología posibilita el acceso a nuevas dianas específicas dela quimioterapia:
Enzimas y receptores específicos de células cancerosas.
Cambios en las vías de los mecanismos de transducción.
Expresión de receptores relacionados con la angiogénesis,
Alteraciones en la replicación, reparación, traducción, transcripción del DNA.
Modificaciones postsintéticas del DNA.
Procesos de regulación cromosómica.
National Cancer Institute (EE.UU.): La nanotecnología ofrece extraordinariasposibilidades para lograr avances significativos en el tratamiento del cáncer.
5. TRANSPORTE DE FÁRMACOSTRANSPORTE MAGNÉTICO DE GENES (MAGNETOFECCIÓN)
5. TRANSPORTE DE FÁRMACOSTRANSPORTE MAGNÉTICO DE GENES (MAGNETOFECCIÓN)
6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALESMAGNÉTICAS
TRANSPORTE DE FÁRMACOS E HIPERTERMIA
6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALESMAGNÉTICAS
TRANSPORTE DE FÁRMACOS E HIPERTERMIA
Calentamiento bajo la influencia de un campo magnético alterno: mecanismo de relaj
6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALESMAGNÉTICAS
TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICADE IMAGEN (MRI)
SPION son potentes potenciadores de los tiempos de relajación de protones T1 y T2.
Además:Agente de contraste (ión metálico pesado: 111In, 99mTc, Gd, Mn).
Agente fluoróforo.
National Cancer Institute (EE.UU.): La nanotecnología ofrece extraordinariasopciones para lograr avances significativos en el diagnóstico (por imagen) del cáncer.
6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALESMAGNÉTICAS
Principales aplicaciones de la nanotecnología al diagnóstico:Obtención de información anatómica, farmacocinética y farmacodinámicaen los estudios de fármacos.
Identificación de moléculas biológicas diana.
Identificación de procesos celulares diana.
TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICADE IMAGEN (MRI)
Imagen de órganos y tejidos.
Imagen específica de células (etiquetado de células).
Imagen del transporte de fármacos: AGENTES TERAGNÓSTICOS.
6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALESMAGNÉTICAS
TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICADE IMAGEN (MRI) DE ÓRGANOS Y TEJIDOS
6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALESMAGNÉTICAS
TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICADE IMAGEN (MRI) ESPECÍFICA DE CÉLULAS
6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALESMAGNÉTICAS
TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICADE IMAGEN (MRI) DEL TRANSPORTE DE FÁRMACOS
¿Sistemas teranósticos?
6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALESMAGNÉTICAS
TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICADE IMAGEN (MRI) DEL TRANSPORTE DE FÁRMACOS
¿Sistemas teranósticos?¿De qué estamos
hablando?
6. NANOPLATAFORMAS MULTIFUNCIONALESMAGNÉTICAS
TRANSPORTE DE FÁRMACOS Y RESONANCIA MAGNÉTICADE IMAGEN (MRI) DEL TRANSPORTE DE FÁRMACOS
¿Y si pudiéramosdiagnosticar la eficacia
de una terapia deforma individualizada?
7. APLICACIONES BIOMÉDICAS NO RELACIONADASCON EL TRANSPORTE DE FÁRMACOS
Ingeniería de tejidos.Radioinmunoterapia y terapia fotodinámica.Bioanálisis e inmunoensayos.
Separación de células.
inmobilización enzimática.
Sensibilización celular.
inmunoensayos.
Separaciones biológicas y ambientales.
7. APLICACIONES BIOMÉDICAS NO RELACIONADASCON EL TRANSPORTE DE FÁRMACOS
INGENIERÍA TISULAR
5. UN PASO ADELANTE:LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS
5.1. PRINCIPALES COMPONENTES
Teranosis: Asociación de un test diagnóstico y una intervención terapéutica específicao dirigida basada en los resultados del test.
Testdiagnóstico
Identificará pacientes que responderán eficazmente a una terapia.
Identificará pacientes que no responderán a una terapia.
Identificará pacientes que tendrán RAMs consecuencia de una terapia.
Monitorizará en el tiempo la respuesta individual a untratamiento específico.
Validará la estrategia terapéutica.
Intervenciónterapéutica
Será útil en el tratamiento del estado patológico.
Será específica y con toxicidad mínima.
Mejorará la calidad de vida del paciente.
5. UN PASO ADELANTE:LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS
5.1. PRINCIPALES COMPONENTES
Teranosis: Asociación de un test diagnóstico y una intervención terapéutica específicao dirigida basada en los resultados del test.
Requisitos:Pequeño tamaño (< 100 nm).
Alta densidad de vehiculización de fármacos y agentes de contraste o fluoróforos.
Eficiente “tissue targeting” y mínima captación no específica.
Mecanismo de liberación de fármaco basado en respuesta a estímulos.
Proporcionará una imagen ultrasensitiva para poder prevalidar y monitorizar la terapia.
5. UN PASO ADELANTE:LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS5.2. EL PUNTO DE VISTA FARMACOLÓGICO
Un poco de historia:Captación de iodina en metástasis de carcinomas tiroideos.
• Pacientes respondedores a dosis terapéuticas de 131I.
Radioinmunoimagen (captación y dosimetría de Mab radiomarcados).• Pacientes respondedores a la radioinmunoterapia.
Detección de receptores de somatostatina.• Pacientes respondedores a la terapia con
radionúclidos mediada por Rsomatostatina.
• Pacientes respondedores a la terapia conanálogos de somatostatina.
5. UN PASO ADELANTE:LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS5.2. EL PUNTO DE VISTA FARMACOLÓGICO
Sistema teranóstico:Si la diana del fármaco es una molécula biológica:test diagnóstico de imagen + fármaco.
Si la diana del fármaco es un proceso celular:test diagnóstico de imagen + grupo de fármacos que actúenen el proceso celular diana.
Agente de contraste,agente fluoróforo Fármaco
+
Sistema teranóstico
=
5. UN PASO ADELANTE:LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS5.2. EL PUNTO DE VISTA FARMACOLÓGICO
5. UN PASO ADELANTE:LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS5.2. EL PUNTO DE VISTA FARMACOLÓGICO
5. UN PASO ADELANTE:LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS
5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO
Mab, LR de factores de crecimiento, LR hormonales, etc.
Agentes antitumorales, agentes antiateroscleróticos, etc.
Agentes de contraste, agentes fluoróforos, etc.
5. UN PASO ADELANTE:LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS
5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO
NPs perfluorocarbono cargadas con gadolinio (� 200 nm).Gadolinio: metal paramagnético (agente de contraste en RM).
Detección, caracterización, tratamiento y seguimiento de la angiogénesis.
Nanobialys cargadas con manganeso.
NPs obtenidas por autoensamblaje molecular de cadenas anfifílicas de PEI (50 – 100 nm).
Detección y tratamiento de la aterosclerosis.
Fármacos: DOX y camptotecina (vehiculización � 100 %).
MAb específicode fibrina (NIB5F3)
Cloruro deProtoporfirina
manganeso (III)
MRI
5. UN PASO ADELANTE:LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS
5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO
Sistemas NPs para el diagnóstico y la terapia fotodinámica de lesiones ateroscleróticas.NPs magnetofluorescentes recubiertas de dextrano.
Proceso de formaciónde una placa de ateroma Corte de una placa de ateroma
5. UN PASO ADELANTE:LOS SISTEMAS TERANÓSTICOS
5.3. EL PUNTO DE VISTA GALÉNICO
Sistemas NPs para el diagnóstico y la terapia fotodinámica de lesiones ateroscleróticas.NPs magnetofluorescentes recubiertas de dextrano.
• Captación incrementada en placas de ateroma.
• Gran especificidad por macrófagos, sin toxicidad.
• Detección mediante MRI(núcleo superparamagnético: 8000 Fe / NP).
Mediante el sistema teranóstico hemos podido predecir la
eficacia antitumoral
6. CONCLUSIONES
Es necesario diseñar sistemas capaces de interaccionar específicamente concomponentes celulares y biomoléculas relacionadas con el diagnóstico y eltratamiento del cáncer (National Cancer Institute, EE.UU.).
Los sistemas teranósticos permiten individualizar al máximo la farmacoterapiapara obtener los mejores resultados clínicos posibles.
Un sistema teranóstico aportará información sobre la eficacia de la farmacoterapiaantes que los métodos tradicionales (ej. observación de la remisión tumoral).
La teranosis puede acelerar el proceso de desarrollo de nuevos fármacos, a la vezque reduce los riesgos asociados y los costes, y potenciará el asesoramiento deuna enfermedad.
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