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Sostener células trasplantadas productoras de insulina
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Sostener células trasplantadas productoras de insulina

Diminutas cápsulas liberadoras de fármacos podrían sostener células trasplantadas productoras de insulina.

Una microesfera portadora de drogas dentro de una microcápsula portadora de células podría ser la clave para trasplantar células de páncreas de cerdo que secretan insulina a pacientes humanos cuyas propias células han sido destruidas por diabetes tipo I.

En un nuevo estudio in vitro realizado por ingenieros de la Universidad de Illinois, las células secretoras de insulina, llamadas islotes, mostraron una viabilidad y función aumentadas después de pasar 21 días dentro de cápsulas pequeñas que contienen cápsulas aún más pequeñas con un fármaco que las hace más resistentes a la falta de oxígeno. Los resultados fueron publicados en la revista Drug Delivery and Translational Research.

Los investigadores han estado explorando formas de trasplantar islotes pancreáticos para tratar la diabetes tipo I a largo plazo, eliminando la necesidad de un control continuo de la glucosa y las inyecciones de insulina. Sin embargo, hay una serie de desafíos para este enfoque.

"En primer lugar, necesita islotes viables que también sean funcionales, para que secreten insulina cuando se exponen a la glucosa", dijo el profesor de ingeniería eléctrica e informática de Illinois Kyekyoon "Kevin" Kim, el líder del nuevo estudio. Los islotes de los humanos son escasos, dijo, pero el tejido del cerdo abunda, y la insulina del cerdo se ha utilizado para tratar la diabetes desde la década de 1920.

Una vez que los islotes están aislados del tejido, el siguiente gran reto es mantenerlos vivos y funcionando después del trasplante.

Para evitar que las células trasplantadas interactúen con el sistema inmunitario del receptor, se empaquetan en cápsulas pequeñas y semipermeables. El tamaño de la cápsula y la porosidad son importantes para permitir que el oxígeno y los nutrientes lleguen a los islotes mientras se mantienen fuera las células inmunes.

"Las primeras semanas después del trasplante son muy importantes porque estos islotes necesitan oxígeno y nutrientes, pero no tienen vasos sanguíneos que los proporcionen", dijo Hyungsoo Choi, codirector del estudio y científico principal de investigación en ingeniería eléctrica e informática en Illinois. . "Lo más crítico es que la falta de oxígeno es muy tóxica. Se llama hipoxia y eso destruirá los islotes".

Kim y Choi han desarrollado métodos para fabricar tales microcápsulas para diversas aplicaciones de ingeniería y se dieron cuenta de que podrían usar las mismas técnicas para fabricar microcápsulas para aplicaciones biológicas, como la administración de fármacos y el trasplante de células. Su método les permite utilizar materiales de alta viscosidad, controlar con precisión el tamaño y la relación de aspecto de las cápsulas, y producir microcápsulas de tamaño uniforme con alto rendimiento.

"Para un paciente típico necesitaría aproximadamente 2 millones de cápsulas. La producción con cualquier otro método que sepamos no puede satisfacer esa demanda fácilmente. Hemos demostrado que podemos producir 2 millones de cápsulas en unos 20 minutos más o menos", dijo Kim. .

Con tal control y alta capacidad de producción, los investigadores pudieron hacer pequeñas microesferas que están cargadas con un fármaco que mejora la viabilidad celular y que funcionan en condiciones hipóxicas. Las microesferas se diseñaron para proporcionar una liberación prolongada del fármaco durante 21 días. Los investigadores empacaron islotes de cerdo y microesferas en microcápsulas, y durante las siguientes tres semanas los compararon con islotes encapsulados que no tenían las microesferas que contenían el fármaco.

Después de 21 días, alrededor del 71 por ciento de los islotes empaquetados con las microesferas liberadoras de fármacos permanecieron viables, mientras que solo el 45 por ciento de los islotes encapsulados por sí solos sobrevivieron. Las células con las microesferas también mantuvieron su capacidad de producir insulina en respuesta a la glucosa en un nivel significativamente más alto que aquellas sin las microesferas.

A continuación, los investigadores esperan probar su técnica de microesferas dentro de una microcápsula en animales pequeños antes de buscar ensayos en animales o humanos más grandes.


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