Los sistemas de administración de fármacos con nanopartículas son tecnologías de ingeniería que utilizan nanopartículas para la administración dirigida y la liberación controlada de agentes terapéuticos. La forma moderna de sistema de administración de fármacos debería minimizar los efectos secundarios y reducir tanto la dosis como la frecuencia de la dosificación. Recientemente, las nanopartículas han despertado la atención debido a su posible aplicación para la administración eficaz de fármacos. [1]
Los nanomateriales exhiben diferentes propiedades químicas y físicas o efectos biológicos en comparación con sus homólogos a mayor escala que pueden ser beneficiosos para los sistemas de administración de fármacos. Algunas ventajas importantes de las nanopartículas son su alta relación superficie-volumen, su capacidad de sintonización química y geométrica y su capacidad para interactuar con biomoléculas para facilitar la absorción a través de la membrana celular . La gran superficie también tiene una gran afinidad por fármacos y moléculas pequeñas, como ligandos o anticuerpos, con fines de orientación y liberación controlada.
Las nanopartículas hacen referencia a una gran familia de materiales tanto orgánicos como inorgánicos. Cada material tiene propiedades sintonizables únicas y, por lo tanto, puede diseñarse selectivamente para aplicaciones específicas. A pesar de las muchas ventajas de las nanopartículas, también existen muchos desafíos, que incluyen, entre otros, la nanotoxicidad , la biodistribución y acumulación, y la eliminación de las nanopartículas por el cuerpo humano.
El Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería ha publicado las siguientes perspectivas para futuras investigaciones en sistemas de administración de fármacos con nanopartículas:
El desarrollo de nuevos sistemas farmacológicos requiere mucho tiempo; Se necesitan aproximadamente siete años para completar la investigación y el desarrollo fundamentales antes de avanzar a los estudios preclínicos en animales. [3]
La administración de fármacos con nanopartículas se centra en maximizar la eficacia del fármaco y minimizar la citotoxicidad. El ajuste de las propiedades de las nanopartículas para una administración eficaz de fármacos implica abordar los siguientes factores. La relación superficie-volumen de las nanopartículas se puede alterar para permitir una mayor unión del ligando a la superficie. [4] El aumento de la eficiencia de unión del ligando puede disminuir la dosis y minimizar la toxicidad de las nanopartículas. Minimizar la dosis o la frecuencia de dosificación también reduce la masa de nanopartículas por masa de fármaco, logrando así una mayor eficiencia. [5]
La funcionalización de la superficie de las nanopartículas es otro aspecto importante del diseño y, a menudo, se logra mediante bioconjugación o adsorción pasiva de moléculas en la superficie de las nanopartículas. Al funcionalizar las superficies de las nanopartículas con ligandos que mejoran la unión del fármaco, suprimen la respuesta inmune o proporcionan capacidades de liberación dirigida/controlada, se logra tanto una mayor eficacia como una menor toxicidad. La eficacia aumenta a medida que se administra más fármaco al sitio objetivo y los efectos secundarios tóxicos se reducen al minimizar el nivel total de fármaco en el cuerpo.
La composición de la nanopartícula se puede elegir según el entorno objetivo o el efecto deseado. Por ejemplo, las nanopartículas basadas en liposomas pueden degradarse biológicamente después de su administración, [6] minimizando así el riesgo de acumulación y toxicidad después de que se haya liberado la carga terapéutica.
Las nanopartículas metálicas, como las nanopartículas de oro, tienen cualidades ópticas (también descritas en nanomateriales ) que permiten técnicas de obtención de imágenes menos invasivas. [7] Además, la respuesta fototérmica de las nanopartículas a la estimulación óptica se puede utilizar directamente para la terapia tumoral.
Los sistemas actuales de administración de fármacos con nanopartículas se pueden catalogar según la composición de su plataforma en varios grupos: nanopartículas poliméricas, nanopartículas inorgánicas, nanopartículas virales, nanopartículas basadas en lípidos y tecnología de nanopartículas unidas a albúmina (nab). Cada familia tiene sus características únicas.
Las nanopartículas poliméricas son polímeros sintéticos con un tamaño que oscila entre 10 y 100 nm. Las nanopartículas poliméricas sintéticas comunes incluyen poliacrilamida, [8] poliacrilato, [9] y quitosano. [10] Las moléculas de fármaco se pueden incorporar durante o después de la polimerización. Dependiendo de la química de polimerización, el fármaco puede estar unido covalentemente, encapsulado en un núcleo hidrófobo o conjugado electrostáticamente. [9] [11] Las estrategias sintéticas comunes para nanopartículas poliméricas incluyen enfoques de microfluidos, [12] electrogoteo, [13] homogeneización a alta presión y polimerización interfacial basada en emulsión. [14] La biodegradabilidad de los polímeros es un aspecto importante a considerar al elegir la química de nanopartículas adecuada. Los nanoportadores compuestos de polímeros biodegradables se hidrólisis en el cuerpo, produciendo pequeñas moléculas biocompatibles como el ácido láctico y el ácido glicólico. [15] Las nanopartículas poliméricas se pueden crear mediante autoensamblaje u otros métodos, como la replicación de partículas en plantillas no humectantes (PRINT), que permite personalizar la composición, el tamaño y la forma de la nanopartícula utilizando moldes diminutos. [dieciséis]
Los dendrímeros son polímeros sintéticos hiperramificados únicos con tamaño monodisperso, estructura bien definida y una superficie terminal altamente funcionalizada. Por lo general, están compuestos de aminoácidos, ácidos nucleicos y carbohidratos sintéticos o naturales. Los agentes terapéuticos se pueden cargar con relativa facilidad en el interior de los dendrímeros o en la superficie terminal de las ramas mediante interacción electrostática, interacciones hidrófobas, enlaces de hidrógeno, enlaces químicos o conjugación covalente. [17] [18] [16] La conjugación fármaco-dendrímero puede prolongar la vida media de los fármacos. Actualmente, el uso de dendrímeros en sistemas biológicos está limitado debido a su toxicidad [19] y limitaciones en sus métodos de síntesis. [20] Los dendrímeros también están confinados dentro de un rango de tamaño estrecho (<15 nm) y los métodos de síntesis actuales están sujetos a un bajo rendimiento. Los grupos superficiales alcanzarán el límite de empaquetamiento denso de Gennes en un nivel de generación alto, que sella el interior de la solución a granel; esto puede ser útil para la encapsulación de moléculas de fármacos hidrofóbicas y poco solubles. El sello se puede ajustar mediante interacciones intramoleculares entre grupos de superficies adyacentes, que pueden variar según la condición de la solución, como el pH, la polaridad y la temperatura, una propiedad que se puede utilizar para adaptar las propiedades de encapsulación y liberación controlada. [21]
Las nanopartículas inorgánicas se han convertido en componentes funcionales de gran valor para los sistemas de administración de fármacos debido a sus propiedades bien definidas y altamente ajustables, como el tamaño, la forma y la funcionalización de la superficie. Las nanopartículas inorgánicas se han adoptado en gran medida para aplicaciones biológicas y médicas que van desde imágenes y diagnósticos hasta la administración de fármacos. [22] Las nanopartículas inorgánicas generalmente están compuestas de metales inertes como el oro y el titanio que forman nanoesferas, sin embargo, las nanopartículas de óxido de hierro también se han convertido en una opción.
Los puntos cuánticos (QD), o nanocristales semiconductores inorgánicos, también se han convertido en herramientas valiosas en el campo de la bionanotecnología debido a sus propiedades ópticas únicas que dependen del tamaño y su química de superficie versátil. Sus diámetros (2 - 10 nm) son del orden del radio de Bohr del excitón, lo que da como resultado efectos de confinamiento cuántico análogos al modelo de " partícula en una caja ". Como resultado, las propiedades ópticas y electrónicas de los puntos cuánticos varían con su tamaño: los nanocristales de mayor tamaño emitirán luz de menor energía tras la excitación de la fluorescencia. [23]
La ingeniería de superficies de QD es crucial para crear híbridos de nanopartículas y biomoléculas capaces de participar en procesos biológicos. La manipulación de la composición, el tamaño y la estructura del núcleo de nanocristales cambia las propiedades fotofísicas de QD. El diseño de materiales de recubrimiento que encapsulan el núcleo de QD en una capa orgánica hace que los nanocristales sean biocompatibles, y los QD se pueden decorar aún más con biomoléculas para permitir una interacción más específica con objetivos biológicos. El diseño de un núcleo de nanocristal inorgánico junto con una cubierta orgánica biológicamente compatible y ligandos de superficie puede combinar propiedades útiles de ambos materiales, es decir, propiedades ópticas de los QD y funciones biológicas de los ligandos unidos. [24]
Si bien la aplicación de nanopartículas inorgánicas en bionanotecnología muestra avances alentadores desde la perspectiva de la ciencia de materiales, el uso de dichos materiales in vivo está limitado por cuestiones relacionadas con la toxicidad, la biodistribución y la bioacumulación . Debido a que los sistemas de nanopartículas inorgánicas metálicas se degradan en sus átomos metálicos constituyentes, pueden surgir desafíos debido a las interacciones de estos materiales con los biosistemas, y una cantidad considerable de partículas puede permanecer en el cuerpo después del tratamiento, lo que lleva a una acumulación de partículas metálicas que potencialmente resulta en toxicidad. [25]
Sin embargo, recientemente, algunos estudios han demostrado que ciertos efectos de toxicidad ambiental de las nanopartículas no son evidentes hasta que las nanopartículas sufren transformaciones para liberar iones metálicos libres. En condiciones aeróbicas y anaeróbicas, se descubrió que las nanopartículas de cobre, plata y titanio liberaban niveles bajos o insignificantes de iones metálicos. Esto es evidencia de que las NP de cobre, plata y titanio liberan lentamente iones metálicos y, por lo tanto, pueden aparecer en niveles bajos en el medio ambiente. [26] Además, los recubrimientos de nanocapa protegen significativamente contra la degradación en el entorno celular y también reducen la toxicidad de los QD al reducir la fuga de iones metálicos desde el núcleo. [23]
Los nanocristales orgánicos consisten en fármacos puros y agentes tensioactivos necesarios para la estabilización. Se definen como sistemas de administración de fármacos coloidales submicrónicos y sin portadores con un tamaño medio de partículas del orden de los nanómetros. La principal importancia de la formulación de fármacos en nanocristales es el aumento de la superficie de las partículas en contacto con el medio de disolución, aumentando así la biodisponibilidad. Se encuentran en el mercado varios productos farmacéuticos formulados de esta manera. [27]
Uno de los problemas que enfrenta la administración de medicamentos es la solubilidad del fármaco en el cuerpo; Alrededor del 40% de las sustancias químicas recientemente detectadas en el descubrimiento de fármacos son poco solubles en agua. [28] Esta baja solubilidad afecta la biodisponibilidad del fármaco, es decir, la velocidad a la que el fármaco llega al sistema circulatorio y, por tanto, al sitio objetivo. La baja biodisponibilidad se observa con mayor frecuencia en la administración oral, que es la opción preferida para la administración de fármacos debido a su conveniencia, bajos costos y buenas prácticas para el paciente. [28] Una medida para mejorar la mala biodisponibilidad es inyectar los medicamentos en una mezcla de solventes con un agente solubilizante. [29] Sin embargo, los resultados muestran que esta solución es ineficaz y el agente solubilizante demuestra efectos secundarios y/o toxicidad. Los nanocristales utilizados para la administración de fármacos pueden aumentar la solubilidad de saturación y la velocidad de dispersión. Generalmente, se cree que la solubilidad de saturación es función de la temperatura, pero también se basa en otros factores, como la estructura cristalina y el tamaño de las partículas, en lo que respecta a los nanocristales. La siguiente ecuación de Ostwald-Freundlich muestra esta relación:
Donde C s es la solubilidad de saturación del nanocristal, C 𝛼 es la solubilidad del fármaco a una escala que no es nano, σ es la tensión interfacial de la sustancia, V es el volumen molar de la partícula, R es la constante de los gases, T es la temperatura absoluta, 𝜌 es la densidad del sólido y r es el radio. [28] La ventaja de los nanocristales es que pueden mejorar la adsorción oral, la biodisponibilidad, el inicio de la acción y reducen la variabilidad entre sujetos. En consecuencia, actualmente se están produciendo nanocristales que se encuentran en el mercado para diversos fines, desde antidepresivos hasta estimulantes del apetito. Los nanocristales se pueden producir de dos formas diferentes: el método de arriba hacia abajo o el método de abajo hacia arriba. Las tecnologías ascendentes también se conocen como nanoprecipitación. Esta técnica implica disolver un fármaco en un disolvente adecuado y luego precipitarlo con un no disolvente. Por otro lado, las tecnologías de arriba hacia abajo utilizan la fuerza para reducir el tamaño de una partícula a nanómetros, generalmente moliendo un fármaco. Se prefieren los métodos de arriba hacia abajo cuando se trabaja con fármacos poco solubles.
Una desventaja del uso de nanocristales para la administración de fármacos es la estabilidad de los nanocristales. Los problemas de inestabilidad de las estructuras nanocristalinas se derivan de procesos termodinámicos como la agregación de partículas, la amorfización y la cristalización en masa. Las partículas a escala nanoscópica presentan un exceso relativo de energía libre de Gibbs, debido a su mayor relación superficie-volumen. Para reducir este exceso de energía, generalmente es favorable que se produzca agregación. Por lo tanto, los nanocristales individuales son relativamente inestables por sí mismos y generalmente se agregan. Esto es particularmente problemático en la producción de nanocristales de arriba hacia abajo. Métodos como la homogeneización a alta presión y el fresado de perlas tienden a aumentar las inestabilidades al aumentar las áreas de superficie; Para compensar, o como respuesta a la alta presión, las partículas individuales pueden agregarse o adquirir una estructura amorfa. [30] Estos métodos también pueden conducir a la reprecipitación del fármaco al superar la solubilidad más allá del punto de saturación (maduración de Ostwald). [31] Un método para superar la agregación y retener o aumentar la estabilidad de los nanocristales es mediante el uso de moléculas estabilizadoras. Estas moléculas, que interactúan con la superficie de los nanocristales y evitan la agregación mediante repulsión iónica o barreras estéricas entre los nanocristales individuales, incluyen tensioactivos y generalmente son útiles para estabilizar suspensiones de nanocristales. [30] Sin embargo, las concentraciones de tensioactivos demasiado altas pueden inhibir la estabilidad de los nanocristales y mejorar el crecimiento o la agregación de los cristales. Se ha demostrado que ciertos tensioactivos, al alcanzar una concentración crítica, comienzan a autoensamblarse formando micelas, que luego compiten con las superficies de los nanocristales por otras moléculas de tensioactivos. Con menos moléculas de superficie interactuando con la superficie del nanocristal, se informa que el crecimiento y la agregación de los cristales ocurren en mayores cantidades. [32] Según se informa, el uso de surfactante en concentraciones óptimas permite una mayor estabilidad, una mayor capacidad del fármaco como vehículo y una liberación sostenida del fármaco. [30] En un estudio que utilizó PEG como estabilizador se encontró que los nanocristales tratados con PEG mejoraron la acumulación en los sitios del tumor y tuvieron una mayor circulación sanguínea que aquellos no tratados con PEG. [33] La amorfización puede ocurrir en métodos de producción de arriba hacia abajo. Con diferentes disposiciones intramoleculares, la amorfización de los nanocristales conduce a diferentes propiedades termodinámicas y cinéticas que afectan la cinética y la administración de fármacos. Se informa que la transición a estructuras amorfas se produce mediante prácticas de producción como el secado por aspersión, la liofilización y mecanismos mecánicos, como la molienda. [30]Esta amorfización se ha observado con o sin presencia de estabilizador en un proceso de molienda en seco. Sin embargo, el uso de un proceso de molienda húmeda con surfactante redujo significativamente la amorfización, lo que sugiere que el solvente, en este caso agua, y el surfactante podrían inhibir la amorfización para algunos métodos de producción de arriba hacia abajo que, de otro modo, supuestamente facilitan la amorfización. [34]
Los liposomas son vesículas esféricas compuestas de fosfolípidos sintéticos o naturales que se autoensamblan en solución acuosa en tamaños que van desde decenas de nanómetros hasta micrómetros. [16] La vesícula resultante, que tiene un núcleo acuoso rodeado por una membrana hidrofóbica, se puede cargar con una amplia variedad de moléculas hidrofóbicas o hidrofílicas con fines terapéuticos.
Los liposomas normalmente se sintetizan con fosfolípidos naturales, principalmente fosfatidilcolina . A menudo se incluye colesterol en la formulación para ajustar la rigidez de la membrana y aumentar la estabilidad. La carga molecular se carga mediante la formación de liposomas en solución acuosa, mecanismos de intercambio de disolventes o métodos de gradientes de pH. [35] También se pueden conjugar químicamente varias moléculas a la superficie del liposoma para alterar las propiedades de reconocimiento. Una modificación típica es la conjugación de polietilenglicol (PEG) a la superficie de la vesícula. El polímero hidrófilo impide el reconocimiento por parte de los macrófagos y disminuye el aclaramiento. El tamaño, la carga superficial y la fluidez de la bicapa también alteran la cinética de administración de los liposomas. [36] Los liposomas se difunden desde el torrente sanguíneo hacia el espacio intersticial cerca del sitio objetivo. Como la propia membrana celular está compuesta de fosfolípidos, los liposomas pueden fusionarse directamente con la membrana y liberar la carga en el citosol, o pueden ingresar a la célula mediante fagocitosis u otras vías de transporte activo. La administración liposomal tiene varias ventajas. Los liposomas aumentan la solubilidad, estabilidad y absorción de las moléculas de fármacos. Se pueden conjugar péptidos, polímeros y otras moléculas a la superficie de un liposoma para una administración dirigida. La conjugación de varios ligandos puede facilitar la unión a las células diana basándose en la interacción receptor-ligando. La alteración del tamaño de las vesículas y la química de la superficie también se puede ajustar para aumentar el tiempo de circulación. En Estados Unidos se utilizan clínicamente varios fármacos liposomales aprobados por la FDA. El fármaco antraciclina doxorrubicina se administra con liposomas de fosfolípidos y colesterol para tratar el sarcoma de Kaposi y el mieloma múltiple relacionados con el SIDA con alta eficacia y baja toxicidad. [37] Muchos otros están siendo sometidos a ensayos clínicos, y la administración de fármacos liposomales sigue siendo un campo activo de investigación en la actualidad, con aplicaciones potenciales que incluyen terapia con ácidos nucleicos, focalización cerebral y terapia tumoral. [38] [39]
Los virus se pueden utilizar para administrar genes para ingeniería genética o terapia génica. Los virus de uso común incluyen adenovirus, retrovirus y varios bacteriófagos. La superficie de la partícula viral también se puede modificar con ligandos para aumentar las capacidades de direccionamiento. Si bien los vectores virales se pueden utilizar con gran eficacia, una preocupación es que puedan causar efectos no deseados debido a su tropismo natural. Por lo general, esto requiere reemplazar las proteínas que causan las interacciones entre el virus y las células con proteínas quiméricas. [40] Además de utilizar virus, las moléculas de fármacos también se pueden encapsular en partículas proteicas derivadas de la cápside viral o partículas similares a virus (VLP). Las VLP son más fáciles de fabricar que los virus y su uniformidad estructural permite que se produzcan con precisión en grandes cantidades. Las VLP también tienen superficies fáciles de modificar, lo que permite la posibilidad de una entrega específica. Existen varios métodos para empaquetar la molécula en la cápside; la mayoría aprovecha la capacidad de la cápside para autoensamblarse. Una estrategia es alterar el gradiente de pH fuera de la cápside para crear poros en la superficie de la cápside y atrapar la molécula deseada. Otros métodos utilizan agregadores como cremalleras de leucina o anfífilos de ADN polimérico para inducir la formación de cápsidas y capturar moléculas de fármacos. También es posible conjugar químicamente fármacos directamente en los sitios reactivos de la superficie de la cápside, lo que a menudo implica la formación de enlaces amida. Después de ser introducidas en el organismo, las VLP suelen tener una amplia distribución tisular, una eliminación rápida y, en general, no son tóxicas. Sin embargo, al igual que los virus, puede invocar una respuesta inmunitaria, por lo que pueden ser necesarios agentes enmascaradores inmunitarios. [41]
La tecnología de nanopartículas unidas a albúmina utiliza la proteína albúmina como portador de fármacos de quimioterapia hidrófobos mediante unión no covalente. Debido a que la albúmina ya es un portador natural de partículas hidrófobas y es capaz de transcitor moléculas unidas a sí misma, las nanopartículas compuestas de albúmina se han convertido en una estrategia eficaz para el tratamiento de muchas enfermedades en la investigación clínica.
Un sistema de administración de fármacos ideal debería tener una dirección eficaz y una liberación controlada. Las dos principales estrategias de segmentación son la segmentación pasiva y la segmentación activa. La focalización pasiva depende del hecho de que los tumores tienen vasos sanguíneos estructurados anormalmente que favorecen la acumulación de macromoléculas y nanopartículas relativamente grandes. Este llamado efecto mejorado de permeabilidad y retención (EPR) [42] permite que el portador del fármaco se transporte específicamente a las células tumorales. La focalización activa es, como su nombre indica, mucho más específica y se logra aprovechando las interacciones receptor-ligando en la superficie de la membrana celular. [43] Los sistemas de liberación controlada de fármacos se pueden lograr mediante varios métodos. Los sistemas de administración de fármacos de velocidad programada están ajustados a la difusividad de los agentes activos a través de la membrana. [44] Otro mecanismo de administración-liberación es la administración de fármacos modulada por activación, donde la liberación es provocada por estímulos ambientales. Los estímulos pueden ser externos, como la introducción de activadores químicos o la activación mediante campos luminosos o electromagnéticos, o biológicos, como el pH, la temperatura y la presión osmótica, que pueden variar ampliamente en todo el cuerpo. [45] [46] [47]
Para las nanopartículas poliméricas, la inducción de la capacidad de respuesta a los estímulos generalmente se ha basado en gran medida en polímeros bien conocidos que poseen una capacidad de respuesta a los estímulos inherente. Han despertado interés ciertos polímeros que pueden sufrir transiciones de fase reversibles debido a cambios de temperatura o pH. [48] Podría decirse que el polímero más utilizado para la administración modulada por activación es el polímero termosensible poli (N-isopropilacrilamida). Es fácilmente soluble en agua a temperatura ambiente, pero precipita de manera reversible cuando la temperatura se eleva por encima de su temperatura crítica de solución más baja (LCST), cambiando de una conformación de cadena extendida a una cadena colapsada. [49] Esta característica presenta una manera de cambiar la hidrofilicidad de un polímero a través de la temperatura. Los esfuerzos también se centran en sistemas duales de administración de fármacos que responden a estímulos, que pueden aprovecharse para controlar la liberación del fármaco encapsulado. Por ejemplo, el copolímero tribloque de poli(etilenglicol)-b-poli(3-aminopropil-metacrilamida)-b-poli(N-isopropilacrilamida) (PEG-b-PAPMA-b-PNIPAm) puede autoensamblarse para formar micelas. , que posee una arquitectura núcleo-capa-corona por encima de la temperatura crítica más baja de la solución. También responde al pH. Por lo tanto, la liberación del fármaco se puede ajustar cambiando las condiciones de temperatura o pH. [50]
Las estrategias de administración de fármacos de nanopartículas inorgánicas dependen de las propiedades del material. El direccionamiento activo de nanopartículas inorgánicas que transportan fármacos a menudo se logra mediante la funcionalización de la superficie con ligandos específicos de nanopartículas. Por ejemplo, el nanovehículo multifuncional inorgánico (5-FU/Fe3O4/αZrP@CHI-FA-R6G) es capaz de lograr imágenes ópticas de tumores y terapia simultáneamente. [51] Puede dirigirse a la ubicación de las células cancerosas con un comportamiento de liberación sostenida. También se han realizado estudios sobre las respuestas de las nanopartículas de oro a la luz local del infrarrojo cercano (NIR) como estímulo para la liberación de fármacos. En un estudio, se irradiaron con luz NIR nanopartículas de oro funcionalizadas con ADN bicatenario encapsulado con moléculas de fármaco. Las partículas generaron calor y desnaturalizaron el ADN de doble cadena, lo que provocó la liberación de fármacos en el sitio objetivo. [52] Los estudios también sugieren que una estructura porosa es beneficiosa para lograr una liberación sostenida o pulsátil. Los materiales inorgánicos porosos demuestran una alta estabilidad mecánica y química dentro de una variedad de condiciones fisiológicas. [53] Las propiedades de la superficie bien definidas, como el alto volumen de poros, la distribución estrecha del diámetro de los poros y la alta área superficial, permiten atrapar fármacos, proteínas y otras moléculas biogénicas con patrones de liberación predecibles y reproducibles. [54] [55]
Algunas de las mismas propiedades que hacen que las nanopartículas sean portadoras eficientes de fármacos también contribuyen a su toxicidad. Por ejemplo, se sabe que las nanopartículas de oro interactúan con proteínas a través de la adsorción superficial, formando una corona de proteínas , que puede utilizarse para cargar carga y proteger el sistema inmunológico. Sin embargo, esta propiedad de adsorción de proteínas también puede alterar la función normal de las proteínas que es esencial para la homeostasis, especialmente cuando la proteína contiene grupos de azufre expuestos. [56] El efecto fototérmico, que puede inducirse a matar células tumorales, también puede crear especies reactivas de oxígeno que imponen estrés oxidativo a las células sanas circundantes. Las nanopartículas de oro de tamaños inferiores a 4-5 nm encajan en los surcos del ADN, lo que puede interferir con la transcripción, la regulación genética, la replicación y otros procesos que dependen de la unión del ADN a las proteínas. La falta de biodegradabilidad de algunas sustancias químicas de nanopartículas puede provocar su acumulación en ciertos tejidos, interfiriendo así con una amplia gama de procesos biológicos. [57] Actualmente, no existe ningún marco regulatorio en los Estados Unidos para probar nanopartículas para determinar su impacto general en la salud y el medio ambiente. [58]
