Descubren un nuevo tipo de nanopartículas con grandes aplicaciones en vacunas

Científicos y científicas del MIT están utilizando un nuevo tipo de nanopartículas para que las vacunas sean más potentes. Se trata de una estructura organometálica llamada ZIF-8. Esta se encuentra cubierta por la proteína de unión al receptor del SARS-CoV-2 y un adyuvante llamado Gdq.

En este artículo, te contamos sobre este avance del MIT y sus posibles implicaciones en el desarrollo de nuevas generaciones de vacunas. Además, explicaremos diversos tipos de nanoparticulas y sus aplicaciones.

Escrito por María Fernanda Ramírez Ramos, periodista especializada en salud y redactora de INESALUD. 

Por lo general, las vacunas contienen partes de virus o bacterias, más unas sustancias que ayudan a activar el sistema inmunológico que se conocen como adyuvantes. Un equipo de investigación del MIT ha descubierto que las partículas MOF, también llamadas estructuras organometálicas, pueden tener este uso como adyuvantes.

En experimentos con ratones, este equipo demostró que estas MOF pueden contener y liberar con éxito partes del virus SARS-CoV-2, actuando además como adyuvantes una vez que se descomponen dentro de las células. Aunque se necesita más investigación para adaptar estas partículas como vacunas, este estudio sugiere que podrían ser útiles para generar una respuesta inmune robusta.

En la experimentación, se centraron en un MOF llamado ZIF-8, formada por un ion zinc unido a cuatro moléculas de imidazol, un compuesto orgánico. "Estas partículas tienen entre 100 y 200 nanómetros de diámetro, tamaño que les permite llegar a los ganglios linfáticos del cuerpo directamente o a través de células inmunes como los macrófagos", señala un comunicado del MIT. Los resultados fueron publicados en la Revista Science Advances. 

¿Cómo funcionan este tipo de nanopartículas?

Las MOF son nanopartículas porosas que se pueden usar para encapsular antígenos y, en consecuencia, desencadenan una respuesta inmune. Cuando se administra una vacuna con MOF, estas nanopartículas se dirigen a las células dendríticas, que son las células del sistema inmunológico responsables de iniciar la respuesta inmune. Las MOF ayudan a las células dendríticas a presentar los antígenos al sistema inmunológico de una manera más eficiente, lo que resulta en una respuesta inmune más fuerte y duradera.

Las MOF tienen varias ventajas potenciales sobre los métodos tradicionales de administración de vacunas. En primer lugar, pueden ayudar a aumentar la eficacia de las vacunas, lo que significa que podrían ser necesarias menos dosis para lograr la misma protección.

En segundo lugar, las MOF pueden ayudar a proteger las vacunas de la degradación, lo que las hace más estables y fáciles de almacenar. En tercer lugar, las MOF se pueden usar para administrar vacunas por vía oral, lo que sería una forma más fácil y conveniente de vacunar a las personas.

Aún se necesita más investigación para determinar la seguridad y la eficacia de las vacunas con MOF en humanos. Sin embargo, este nuevo enfoque tiene el potencial de mejorar significativamente la eficacia de las vacunas y hacer que la vacunación sea más fácil y accesible para las personas de todo el mundo.

Otras aplicaciones médicas de las nanopartículas

Los diferentes tipos de nanopartículas tienen una amplia gama de aplicaciones en la medicina, incluyendo:

• Diagnóstico: Se pueden utilizar para el diagnóstico temprano de enfermedades, como el cáncer, mediante la detección de biomarcadores específicos.
• Terapia: Se pueden utilizar para la administración de fármacos de forma dirigida y controlada, lo que reduce los efectos secundarios y aumenta la eficacia del tratamiento.
• Regeneración de tejidos: Se pueden utilizar para la reparación de tejidos dañados, como en el caso de infartos o lesiones de la médula espinal.
• Vacunas: Se pueden utilizar para desarrollar nuevas vacunas más seguras y eficaces.
• Fármacos: Igual que con las vacunas, se usan para mejorar la efectividad de los fármacos.

Tipos de nanopartículas y sus aplicaciones médicas

Nanopartículas metálicas

• Oro: Se utilizan en la detección y tratamiento del cáncer, como en la terapia fototérmica.
• Plata: Tienen propiedades antibacterianas y antimicrobianas, por lo que se usan en vendajes y recubrimientos para implantes.
• Hierro: Se emplean en la administración de fármacos y en el tratamiento de la anemia.

Nanopartículas lipídicas

• Liposomas: Son vesículas microscópicas que se utilizan para transportar fármacos, como en la terapia contra el cáncer.
• Micelas: Son estructuras de nanopartículas que pueden solubilizar fármacos hidrofóbicos y mejorar su absorción.

Nanopartículas poliméricas

• Dendrímeros: Son estructuras ramificadas que se pueden utilizar para la administración de fármacos y genes.
• Nanogeles: Son redes poliméricas que se pueden utilizar para la liberación controlada de fármacos.

Nanopartículas inorgánicas

• Óxido de sílice: Se utiliza en la administración de fármacos y en la fabricación de biosensores.
• Nanotubos de carbono: Tienen propiedades eléctricas y mecánicas únicas que se pueden utilizar en la administración de fármacos y en la ingeniería de tejidos.

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Referencias 

Alsaiari, S. K., Nadeef, S., Daristotle, J. L., Rothwell, W., Du, B., Garcia, J., Zhang, L., Sarmadi, M., Forster, T. A., Menon, N., Lin, S. Q., Tostanoski, L. H., Hachmann, N., Wang, E. Y., Ventura, J. D., Barouch, D. H., Langer, R., & Jaklenec, A. (2024). Zeolitic imidazolate frameworks activate endosomal Toll-like receptors and potentiate immunogenicity of SARS-CoV-2 spike protein trimer. Science Advances, 10(10). https://doi.org/10.1126/sciadv.adj6380

Trafton, A. (s/f). MIT scientists use a new type of nanoparticle to make vaccines more powerful. MIT News | Massachusetts Institute of Technology. Recuperado el 4 de abril de 2024, de https://news.mit.edu/2024/mit-scientists-use-new-nanoparticle-more-powerful-vaccines-0306