Un hidrogel inyectable de componentes naturales permite liberar quimioterapia de forma local y sostenida en tumores sólidos

Investigadores del Vall d'Hebron Instituto de Investigación (VHIR) han desarrollado un nuevo hidrogel inyectable elaborado exclusivamente con polímeros naturales que permite administrar quimioterapia de forma local y sostenida. El sistema ha demostrado actividad antitumoral en modelos de cáncer de ovario y glioblastoma, con una elevada biocompatibilidad y una reducción potencial de la toxicidad sistémica asociada a los tratamientos convencionales. Los resultados se han publicado en la revista Carbohydrate Polymer Technologies and Applications.

Los tratamientos quimioterápicos sistémicos presentan limitaciones importantes, como la baja especificidad, los efectos adversos y la dificultad para mantener concentraciones elevadas del fármaco en el tumor. Con el objetivo de superar estos obstáculos, investigadores del grupo de Bioquímica Clínica, Vehiculización de Fármacos y Terapia del VHIR han diseñado un hidrogel blando e inyectable formado por celulosa y quitosano, dos biopolímeros naturales biodegradables, capaz de actuar como un depósito local de quimioterapia.

“Nuestro objetivo era desarrollar una plataforma completamente natural y sostenible que permitiera administrar el tratamiento directamente en el tumor y mantener su liberación durante días o semanas, minimizando así los efectos secundarios sobre los tejidos sanos”, explica Diana Fernandes, investigadora del grupo de Bioquímica Clínica, Vehiculización de Fármacos y Terapia del VHIR e investigadora principal del estudio.

Para incorporar el docetaxel, un fármaco muy potente pero poco soluble, los investigadores lo encapsularon en micelas poliméricas de unos 72 nanómetros de diámetro, que posteriormente se integraron dentro del hidrogel. Gracias a esta doble estrategia, el sistema fue capaz de liberar aproximadamente el 70 % del fármaco a lo largo de 14 días y de mantener su estructura durante más de tres semanas en condiciones fisiológicas.

Del modelo computacional a la validación biológica

Antes de su fabricación, los investigadores utilizaron simulaciones moleculares y herramientas de modelización computacional para predecir las interacciones entre los diferentes componentes del sistema y optimizar su formulación.

“El uso de modelos in silico nos ha permitido comprender cómo se organiza la red de polímeros y cómo se incorpora el fármaco, lo que nos ha ayudado a diseñar una formulación estable y eficiente”, señala Magalí Sureda, investigadora del grupo de Bioquímica Clínica, Vehiculización de Fármacos y Terapia del VHIR.

Los estudios reológicos demostraron que el hidrogel presenta un comportamiento tixotrópico, es decir, que se vuelve más fluido durante la inyección y recupera su estructura una vez administrado, formando un depósito local en el lugar de aplicación. Además, los ensayos en ratones confirmaron su inyectabilidad y la capacidad de permanecer localizado en la zona de administración*.

Eficacia en modelos de cáncer de ovario y glioblastoma

Los investigadores evaluaron la biocompatibilidad del sistema en fibroblastos sanos y observaron que no producía toxicidad ni estrés oxidativo. Posteriormente, estudiaron la actividad antitumoral en líneas celulares de cáncer de ovario y glioblastoma, así como en modelos tridimensionales de glioblastoma.

Los resultados demostraron que las micelas liberadas por el hidrogel son capaces de penetrar profundamente en los esferoides tumorales y de ejercer una actividad citotóxica sostenida. Aunque el efecto es más gradual que el del fármaco libre, esta estrategia permite mantener una exposición prolongada al tratamiento y reducir los picos de concentración asociados a una mayor toxicidad.

“Los tumores como el glioblastoma o el cáncer de ovario son especialmente difíciles de tratar porque presentan barreras que limitan la llegada de los fármacos. Un sistema de liberación local y prolongada podría mejorar la eficacia de los tratamientos y disminuir sus efectos adversos”, destaca Diana Fernandes, beneficiaria de la beca de postdoctorado Junior Leader de Fundación ”la Caixa”.

Una plataforma versátil para nuevas terapias locales

Aunque los resultados corresponden todavía a estudios preclínicos, los investigadores consideran que esta tecnología podría adaptarse a otros tipos de tumores sólidos y a diferentes fármacos.

“Creemos que esta plataforma ofrece una alternativa prometedora para desarrollar terapias más precisas y menos invasivas. Además, el hecho de estar formada exclusivamente por biomateriales naturales y no requerir agentes químicos de reticulación facilita su futura traslación”, concluye Magalí Sureda.

La investigación se ha llevado a cabo con la participación del CIBER-BBN, la Functional Validation and Preclinical Research Platform (U20) de NANBIOSIS, la Universitat de Barcelona, la Universitat Autònoma de Barcelona y diversos centros internacionales. El estudio combina modelización computacional, nanotecnología y validación biológica avanzada para el desarrollo de nuevas estrategias de tratamiento local del cáncer.

*Declaración Institucional sobre el uso de animales de investigación