Un hidrogel injectable de components naturals permet alliberar quimioteràpia de manera local i sostinguda en tumors sòlids

Investigadors del Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR) han desenvolupat un nou hidrogel injectable elaborat exclusivament amb polímers naturals que permet administrar quimioteràpia de forma local i sostinguda. El sistema ha demostrat activitat antitumoral en models de càncer d’ovari i glioblastoma, amb una elevada biocompatibilitat i una reducció potencial de la toxicitat sistèmica associada als tractaments convencionals. Els resultats s’han publicat a la revista Carbohydrate Polymer Technologies and Applications.

Els tractaments quimioteràpics sistèmics presenten limitacions importants, com ara la baixa especificitat, els efectes adversos i la dificultat per mantenir concentracions elevades del fàrmac al tumor. Amb l’objectiu de superar aquests obstacles, investigadors del grup de Bioquímica Clínica, Alliberament de Fàrmacs i Teràpia del VHIR han dissenyat un hidrogel tou i injectable format per cel·lulosa i quitosà, dos biopolímers naturals biodegradables, capaç d’actuar com un dipòsit local de quimioteràpia.

“El nostre objectiu era desenvolupar una plataforma completament natural i sostenible que permetés administrar el tractament directament al tumor i mantenir-ne l’alliberament durant dies o setmanes, minimitzant així els efectes secundaris sobre els teixits sans”, explica Diana Fernandes, investigadora del grup de Bioquímica Clínica, Vehiculització de Fàrmacs i Teràpia del VHIR i investigadora principal de l’estudi.

Per incorporar el docetaxel, un fàrmac molt potent però poc soluble, els investigadors van encapsular-lo en micel·les polimèriques d’uns 72 nanòmetres de diàmetre, que posteriorment es van integrar dins de l’hidrogel. Gràcies a aquesta doble estratègia, el sistema va ser capaç d’alliberar aproximadament el 70% del fàrmac al llarg de 14 dies i de mantenir la seva estructura durant més de tres setmanes en condicions fisiològiques.

Del model computacional a la validació biològica

Abans de la seva fabricació, els investigadors van utilitzar simulacions moleculars i eines de modelització computacional per predir les interaccions entre els diferents components del sistema i optimitzar-ne la formulació.

“L’ús de models in silico ens ha permès entendre com s’organitza la xarxa de polímers i com s’incorpora el fàrmac, cosa que ens ha ajudat a dissenyar una formulació estable i eficient”, assenyala Magalí Sureda, investigadora del grup de Bioquímica Clínica, Vehiculització de Fàrmacs i Teràpia del VHIR.

Els estudis reològics van demostrar que l’hidrogel presenta un comportament tixotròpic, és a dir, que es torna més fluid durant la injecció i recupera la seva estructura un cop administrat, formant un dipòsit local al lloc d’aplicació. A més, els assajos en ratolins van confirmar la seva injectabilitat i la capacitat de romandre localitzat a la zona d’administració*.

Eficàcia en models de càncer d’ovari i glioblastoma

Els investigadors van avaluar la biocompatibilitat del sistema en fibroblasts sans i van observar que no produïa toxicitat ni estrès oxidatiu. Posteriorment, van estudiar l’activitat antitumoral en línies cel·lulars de càncer d’ovari i glioblastoma, així com en models tridimensionals de glioblastoma.

Els resultats van demostrar que les micel·les alliberades per l’hidrogel són capaces de penetrar profundament en els esferoides tumorals i d’exercir una activitat citotòxica sostinguda. Tot i que l’efecte és més gradual que el del fàrmac lliure, aquesta estratègia permet mantenir una exposició prolongada al tractament i reduir els pics de concentració associats a una major toxicitat.

“Els tumors com el glioblastoma o el càncer d’ovari són especialment difícils de tractar perquè presenten barreres que limiten l’arribada dels fàrmacs. Un sistema d’alliberament local i prolongat podria millorar l’eficàcia dels tractaments i disminuir-ne els efectes adversos”, destaca Diana Fernandes, beneficiària de la beca de postdoctorat Junior Leader de Fundació ”la Caixa”.

Una plataforma versàtil per a noves teràpies locals

Tot i que els resultats corresponen encara a estudis preclínics, els investigadors consideren que aquesta tecnologia podria adaptar-se a altres tipus de tumors sòlids i a diferents fàrmacs.

“Creiem que aquesta plataforma ofereix una alternativa prometedora per desenvolupar teràpies més precises i menys invasives. A més, el fet d’estar formada exclusivament per biomaterials naturals i no requerir agents químics de reticulació facilita la seva translació futura”, conclou Magalí Sureda.

La investigació s’ha dut a terme amb la participació del CIBER-BBN, la Functional Validation and Preclinical Research Platform (U20) de NANBIOSIS, la Universitat de Barcelona, la Universitat Autònoma de Barcelona i diversos centres internacionals. L’estudi combina modelització computacional, nanotecnologia i validació biològica avançada per al desenvolupament de noves estratègies de tractament local del càncer.

*Declaració Institucional sobre l’ús d’animals d’investigació