Investigadores: Gainza, E., Villullas, S., Ibarrola, O., Gainza, G., Herrán, E., Aguirre, J.J., Del Pozo, A., Pedraz, J.L., Esquisabel, A., Moreno, M., Pastor, M., Viñas, M., Vinuesa, T., Bachiller, D.

Título: Nanopartículas lipídicas de tobramicina (P201431894).

País de prioridad: España

Fecha de prioridad: 19/12/2014

Países a los que se ha extendido: Europa, Brasil, Colombia, EEUU.

Resumen: La presente invención se relaciona con una nanopartícula lipídica entendida como una matriz que comprende un núcleo de naturaleza lipídica y/o lipofílica en mezclas de lípidos sólidos y líquidos que vehiculiza al menos un antibiótico tobramicinapara para su uso en el tratamiento y/o prevención de infecciones en el árbol respiratorio. En este sentido, los estudios realizados por los inventores han demostrado la capacidad de estas nanopartículas lipídicas, así como las composiciones farmacéuticas y/o los medicamentos que comprenden estas nanopartículas, para obtener una nanopartícula lipídica estable y con efecto de liberación sostenida y/o regulada del antibiótico, proteger el antibiótico de una degradación prematura, tener la capacidad para penetrar en la biopelícula generada por las propias bacterias, y obtener unos mejores valores de concentración mínima inhibitoria que el antibiótico libre.

Investigadores: Gainza, E., Gainza, G., Ibarrola, O., Villullas, S., Del Pozo, A., Pedráz, J.L., Hernández, R.M. and Igartua, M

Título: Nanopartículas lipídicas para la cicatrización de heridas (EP13382275.9)

País de prioridad: España

Fecha de prioridad: 04/07/2013

Países a los que se ha extendido: Europa, Brasil, Colombia, EEUU, Rusia, China y Japón.

Resumen: La invención se refiere a nanopartículas lipídicas que comprenden un factor de crecimiento y/o un lípido antimicrobiano y a su método de preparación. Asimismo, se refiere a composiciones farmacéuticas que comprenden dichas nanopartículas lipídicas y un vehículo farmacéuticamente aceptable. Por último, se refiere a dicha composición farmacéutica para su uso como composiciones farmacéuticas para la cicatrización de heridas, en particular como suspensión de nanopartículas, apósitos o geles para aplicación tópica.

Investigadores: Gainza, E., Del Pozo, A., Gainza, G., Ibarrola, O., Villullas, S., Fernández, R., Bachiller, D., Pedraz, J.L., Esquisabel, A., Pastor, M., Fuste, E., Sans, E. and Gil, I.

Título: Nanopartículas lipídicas de polimixina (13382268)

País de prioridad: España

Fecha de prioridad: 04/07/2013

Países a los que se ha extendido: Europa (España, Italia, Francia, Alemania, Reino Unido) y EEUU. En evaluación en Brasil, Colombia.

Resumen: La presente invención se relaciona con una nanopartícula lipídica que comprende al menos un antibiótico de la familia de las polimixinas, una fracción lipídica y uno o más tensioactivos, para su uso en la en la prevención y/o tratamiento de infecciones del árbol respiratorio. Dichas nano partículas son capaces de adherirse en o interactuar con la capa mucosa del tracto respiratorio o la biopelícula generada por las propias bacterias, favoreciendo que a una menor dosis terapéutica de antibiótico se obtengan unos resultados de concentración mínima inhibitoria óptimos. Las nanopartículas de la invención están protegidas frente a una degradación prematura y presentan además una liberación sostenida del antibiótico en el epitelio alveolar y bronquial.

Investigadores: Gainza, E., Gainza, G., Ibarrola, O., Villullas, S., Del Pozo, A., Pedraz, J.L., Hernández, R.M. and Igartua, M.

Título: Microparticulas con EGF, método de preparación y uso (EP12382476.5)

País de prioridad: España

Fecha de prioridad: 30/11/2012

Países a los que se ha extendido: España

Resumen: La presente invención se refiere a micropartículas que comprenden polímeros biocompatibles y el factor de crecimiento epidérmico. Asimismo, se refiere al método de preparación de dichas micropartículas y a su uso para promover la cicatrización de heridas. Con las micropartículas de la presente invención se consiguen altas eficacias de encapsulación del EGF (de hasta el 88%) y una liberación sostenida del EGF durante al menos 30 días lo que permite obtener excelentes resultados de cicatrización, incluso con una única administración. Además, la tasa de liberación sostenida de EGF es del orden de nanogramos, lo que también supone una ventaja ya que exposiciones prolongadas a concentraciones más altas de EGF pueden favorecer la proliferación celular, lo que puede resultar agresivo para el organismo.

Hameed Z, Garcia-Zapirain B, Aguirre JJ, Isaza-Ruget MA. Multiclass classification of breast cancer histopathology images using multilevel features of deep convolutional neural network. Sci Rep. 2022;12(1):15600.

El cáncer de mama es una neoplasia maligna común y una de las principales causas de muertes relacionadas con el cáncer en mujeres de todo el mundo. Su diagnóstico precoz puede reducir significativamente las tasas de morbilidad y mortalidad en las mujeres. Con este fin, el diagnóstico histopatológico generalmente se sigue como el enfoque estándar de oro. Sin embargo, este proceso es tedioso, requiere mucha mano de obra y puede estar sujeto a la variabilidad entre lectores. En consecuencia, un sistema de diagnóstico automático puede ayudar a mejorar la calidad del diagnóstico. Este artículo presenta un enfoque de aprendizaje profundo para clasificar automáticamente las imágenes de microscopía de cáncer de mama teñidas con hematoxilina-eosina en tejido normal, lesión benigna, carcinoma in situ y carcinoma invasivo utilizando nuestro conjunto de datos recopilado. Nuestro modelo propuesto explotó seis capas intermedias de la red Xception (Extreme Inception) para recuperar características robustas y abstractas de las imágenes de entrada. Primero, optimizamos el modelo propuesto en el conjunto de datos original (no normalizado) utilizando una validación cruzada de 5 veces. Luego, investigamos su rendimiento en cuatro conjuntos de datos normalizados resultantes de la normalización de manchas de Reinhard, Ruifrok, Macenko y Vahadane. Para las imágenes originales, nuestro marco propuesto arrojó una precisión del 98% junto con una puntuación kappa de 0,969. Además, logró un puntaje promedio de AUC-ROC de 0.998, así como un valor promedio de AUC-PR de 0.995. En concreto, para el carcinoma in situ y el carcinoma invasivo, ofreció una sensibilidad del 96% y del 99%, respectivamente. Para las imágenes normalizadas, la arquitectura propuesta funcionó mejor para la normalización de Makenko en comparación con las otras tres técnicas. En este caso, el modelo propuesto logró una precisión del 97,79% junto con una puntuación kappa de 0,965. Además, alcanzó un puntaje promedio de AUC-ROC de 0.997 y un valor promedio de AUC-PR de 0.991. Especialmente, para el carcinoma in situ y el carcinoma invasivo, ofreció una sensibilidad del 96% y 99%, respectivamente. Estos resultados demuestran que nuestro modelo propuesto superó a la línea de base AlexNet, así como a los modelos VGG16, VGG19, Inception-v3 y Xception de última generación con su configuración predeterminada. Además, se puede inferir que, aunque las técnicas de normalización de manchas ofrecían un rendimiento competitivo, no podían superar los resultados del conjunto de datos original.

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Garcia-Orue I, Santos-Vizcaino E, Sanchez P, Gutierrez FB Aguirre JJ, Hernandez RM, Igartua M). Bioactive and degradable hydrogel based on human platelet-rich plasma fibrin matrix combined with oxidized alginate in a diabetic mice wound healing model. 1. Mater Sci Eng C Mater Biol 2022;135:112695

En el presente estudio desarrollamos un hidrogel inyectable, bioactivo y degradable compuesto por alginato al 2,5% de grado de oxidación y plasma rico en plaquetas activado por calcio (PRP) para aplicaciones de cicatrización de heridas (PRP-HG-2,5%). El alginato da soporte mecánico al hidrogel, mientras que el PRP activado proporciona factores de crecimiento que mejoran la cicatrización de heridas y la fibrina, lo que crea un microambiente adecuado para la migración y proliferación celular. Se caracterizaron las propiedades reológicas y mecánicas del hidrogel. Una caracterización adicional reveló que el PRP-HG-2,5% mostró una tasa de degradación hidrolítica más rápida que el alginato no modificado y un perfil de liberación similar del factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF-BB). Los estudios de eficacia in vitro, realizados en fibroblastos humanos y queratinocitos, mostraron que el PRP-HG-2,5% no era citotóxico y que era capaz de promover la adhesión y proliferación celular. A partir de entonces, en un estudio in vivo de cicatrización de heridas de espesor completo realizado en ratones diabéticos, no se encontraron diferencias entre PRP-HG-2.5% y su contraparte sin PRP, probablemente debido al origen xenogénico del PRP. Esta hipótesis fue validada in vitro, ya que se observó un efecto citotóxico tras la aplicación de PRP humano a fibroblastos de ratón. Por lo tanto, PRP-HG-2,5% podría ser una estrategia prometedora para el tratamiento de heridas crónicas, aunque su efectividad debe evaluarse en un modelo preclínico más confiable.

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Collantes M, Vairo C, Erhard Á, Navas C, Villullas S, Ecay M, Pareja F, Quincoces G, Gainza G, Peñuelas I. Preclinical safety of negatively charged microspheres (NCMs): Optimization of radiolabeling for in vivo and ex vivo biodistribution studies after topical administration on full-thickness wounds in a rat model. Eur J Pharm Biopharm. 2022 Aug;177:61-67.

Las microesferas con carga negativa (NCMs) se postulan como una nueva forma de tratamiento para heridas crónicas. A pesar de la eficacia demostrada a nivel clínico, se requieren más estudios para demostrar su seguridad y efecto local. El objetivo de este trabajo ha sido estudiar la absorción sistémica de las NCM realizando un estudio de biodistribución de las NCM en un modelo animal de herida abierta en modelo rata. Para ello, se optimizó el radiomarcaje de NCMs con tecnecio-99 m y se realizaron estudios de biodistribución mediante imágenes por Tomografía Computada por Emisión de Foto Simple (SPEC/TC). Los estudios se realizaron en animales tratados con una dosis única o repetida para estudiar el efecto de los macrófagos durante un tratamiento prolongado. El radiomarcaje NCM se logró de forma sencilla, eficiente y estable con un alto rendimiento. Las imágenes SPECT/TC mostraron que casi todas las NCMs (alrededor del 85%) permanecieron en la herida durante 24 h después de una o varias administraciones. Los estudios de biodistribución ex vivo confirmaron que no había acumulación de NCMs en ningún órgano o tejido excepto en el área de la herida, lo que sugiere una falta de absorción. En conclusión, las NCM pueden considerarse seguras como tratamiento local de heridas, ya que permanecen en el área de administración.

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Luengo, Y.; Díaz-Riascos, Z.V.; García-Soriano, D.; Teran, F.J.; Artés-Ibáñez, E.J.; Ibarrola, O.; Somoza, Á.; Miranda, R.; Schwartz, S., Jr.; Abasolo, I.; et al. Fine Control of In Vivo Magnetic Hyperthermia Using Iron Oxide Nanoparticles with Different Coatings and Degree of Aggregation. Pharmaceutics 2022, 14, 1526.

La implementación clínica de la hipertermia magnética ha experimentado pocos avances desde que se completó el primer ensayo clínico en 2005. Algunos de los obstáculos a superar son la fiabilidad producción de nanopartículas magnéticas con propiedades controladas y el control de la temperatura en el tejido diana in vivo. En el presente trabajo, se prepararon cuarenta muestras de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro y fueron completamente caracterizadas en términos de tamaño, grado de agregación y capacidad de calentamiento. Las muestras seleccionadas se administraron intratumoralmente en animales de cáncer de páncreas humano. Los experimentos in vivo demostraron que es posible controlar el aumento de la temperatura mediante la modulación de la intensidad del campo durante la hipertermia magnética in vivo. El procedimiento no requiere materiales sofisticados y puede implementarse fácilmente por investigadores o profesionales que trabajen en terapias de hipertermia magnética.

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Alex Zabeo, Fabio Rosad,Lisa Pizzol, Fanny Caputo, Sven Even Borgos, Jeremie Parot, Robert E. Geertsma, Joost Jacob Pouw, Rob J. Vandebriel, Oihane Ibarrola Moreno, Danail Hristozov. A Decision Support System for preclinical assessment of nanomaterials in medical products: the REFINE DSS. Drug Delivery and Translational Research (2022) 12:2101–2113.

La aplicación de nanomateriales en medicina ha dado lugar a nuevos productos farmacéuticos y dispositivos médicos que han demostrado un gran potencial para aumentar la eficacia/desempeño y la seguridad de los procedimientos terapéuticos y de diagnóstico para abordar una amplia gama de enfermedades. Sin embargo, la traducción exitosa de estas tecnologías desde su inicio (prueba de concepto) a la práctica clínica se ha visto desafiada por brechas sustanciales en la capacidad científica y técnica de las empresas de I+D, para mantenerse al día con las expectativas regulatorias en constante evolución en el área emergente de la nanomedicina.

Para hacer frente a estos desafíos, el proyecto REFINE de Horizonte 2020 de la UE ha desarrollado un Sistema de apoyo a la toma de decisiones (DSS) para ayudar a los desarrolladores de productos sanitarios basados en nanotecnología a llevar sus productos a la clínica. El REFINE DSS ha sido desarrollado para apoyar a expertos, innovadores y reguladores en la implementación de estrategias de pruebas inteligentes (ITS) para la evaluación preclínica eficiente de productos de salud basados en nanotecnología. El DSS aplica reglas lógicas proporcionadas por expertos del proyecto REFINE que generan listas priorizadas de ensayos a realizar (es decir, ITS) para la caracterización fisicoquímica y para ensayos inmunotoxicológicos. El DSS ha sido probado en varios estudios de casos y fue validado por expertos internos y externos del proyecto.

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Jesús Chato-Astrain, David Sánchez-Porras, Óscar Darío García-García, Claudia Vairo, María Villar-Vidal, Silvia Villullas, Indalecio Sánchez-Montesinos Fernando Campos, Ingrid Garzón, Miguel Alaminos. “Improvement of cell culture methods for the successful generation of human keratinocyte primary cell cultures using EGF-loaded nanostructured lipid carriers”. Accepted 4.nov Biomedicines. 2021;(9):1634.

Los métodos actuales de cultivos primarios de queratinocitos cutáneos humanos a partir de biopsias cutáneas con medios de cultivo que contengan factor de crecimiento epitelial (EGF) son eficientes, pero se requiere de cierta optimización para acelerar el procedimiento. En el presente estudio, evaluamos el efecto de nuevas formulaciones basadas en portadores de lípidos nanoestructurados (NLC) cargados con EGF. En primer lugar, se verificó la bioseguridad del NLC que contiene EGF humano recombinante (NLC-rhEGF) en queratinocitos cutáneos inmortalizados y células epiteliales de la córnea, y en dos líneas celulares de cáncer epitelial, mediante la cuantificación del ADN libre liberado al medio de cultivo. Estos resultados apoyan el uso de NLC-rhEGF para mejorar la eficiencia de los métodos basados en explantes en la generación eficiente de cultivos de células primarias de queratinocitos humanos para su uso en ingeniería tisular.

Palabras clave: EGF; nanopartículas; NLC; queratinocitos; ingeniería tisular; cultivo celular.

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Hameed Z, Zahia S, Garcia-Zapirain B, Aguirre JJ, Vanegas AM. “Breast Cancer Histopathology Image Classification Using an Ensemble of Deep Learning Models”. Sensors 2020; 20(16):4373.

El cáncer de mama es uno de los principales problemas de salud pública y se considera una de las principales causas de muerte por cáncer entre las mujeres en todo el mundo. Su diagnóstico temprano puede ayudar eficazmente a aumentar las posibilidades de supervivencia. Con este fin, la biopsia es el método estándar mediante el cual se recogen tejidos para su posterior análisis microscópico. Sin embargo, el análisis histopatológico del cáncer de mama no es trivial, requiere de un arduo trabajo y puede dar lugar a un alto grado de desacuerdo entre los patólogos. Por lo tanto, un sistema de diagnóstico automático podría ayudar a los patólogos a mejorar la eficacia de los procesos de diagnóstico. Este articulo presenta un enfoque de aprendizaje conjunto para la clasificación definitiva de imágenes de histopatología de cáncer de mama (sin carcinoma y carcinoma) utilizando nuestro conjunto de datos recopilados. Entrenamos 4 modelos diferentes, basados en arquitecturas VGG16 y VGG19 previamente entrenadas. Inicialmente, seguimos validaciones cruzadas (5-fold cross-validation operations) en todos los modelos individuales, es decir, los modelos: VGG16 completamente entrenado, VGG16 afinado, VGG19 completamente capacitado y VGG19 afinado. A continuación, seguimos una estrategia de conjunto tomando el promedio de probabilidades pronosticadas y observamos que el conjunto de VGG16 y VGG19 ajustados, tenían un rendimiento de clasificación competitivo, especialmente en carcinoma. El conjunto de modelos VGG16 y VGG19 afinados ofreció una sensibilidad del 97,73% para la clase de carcinoma y una precisión general del 95,29%. Además, ofreció una puntuación del F1 del 95,29%. Estos resultados experimentales demostraron que nuestro enfoque de aprendizaje profundo propuesto es efectivo para la clasificación automática de imágenes de histopatología de naturaleza compleja del cáncer de mama, más específicamente para imágenes de carcinoma.

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Santos-Vizcaino E, Salvador A, Vairo C, Igartua M, Hernandez RM, Correa L, Villullas S, Gainza G. “Overcoming the Inflammatory Stage of Non-Healing Wounds: In Vitro Mechanism of Action of Negatively Charged Microspheres (NCMs)”. Nanomaterials. 2020; (10):1108.

Las microesferas cargadas negativamente (NCM) representan un nuevo enfoque terapéutico para las heridas de difícil curación ya que ensayos clínicos recientes han demostrado su capacidad de desbloquear el proceso de cicatrización de las heridas crónicas que tienden a permanecer en la fase inflamatoria. El objetivo de este estudio fue esclarecer el mecanismo de acción de las NCM. Las NCM extraídas de una formulación comercial (PolyHeal® Micro) se evaluaron en queratinocitos y fibroblastos dermales para llevar a cabo ensayos de citotoxicidad, adhesión, proliferación y viabilidad; y en macrófagos para estudiar la fagocitosis y su polarización. Los resultados obtenidos demostraron que las células tienden a adherirse a la superficie de las microesferas, y que las NCM son biocompatibles y promueven la proliferación celular a concentraciones específicas (50 y 10 NCM/célula) mínimo 3 veces más comparado con el grupo de control. Además, la internalización de las NCM por los macrófagos parecía favorecer un estado celular no inflamatorio, como demostró la sobreexpresión de CD206 y la menor expresión de los marcadores CD64, M2 y M1, respectivamente. Las NCM representan una estrategia eficaz para revertir el permanente estado inflamatorio de las heridas crónicas (como heridas de pie diabético) y por lo tanto para mejorar la cicatrización de heridas.

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Las Heras K, Santos-Vizcaino E, Garrido T, Gutierrez FB, Aguirre JJ, De la Caba K, Guerrero P, Igartua M, Hernandez RM. “Soy protein and chitin sponge-like scaffolds: from natural by-products to cell delivery systems for biomedical applications”. Green Chem. 2020 (22): 3445-3460.

La necesidad de desarrollar nuevos dispositivos para aplicaciones biomédicas ha añadido una creciente exigencia social de ser respetuosos con el medio ambiente. En este trabajo hemos demostrado que los subproductos naturales de la industria alimentaria (proteína de soja y β-quitina) pueden ser una excelente fuente de biomateriales para producir andamios 3D mediante procesos más simples y limpios. Con la mezcla de estos dos polímeros, hemos desarrollado andamios esponjosos (SLS) con grandes propiedades fisicoquímicas. Además, una etapa de preacondicionamiento de diálisis fue suficiente para obtener una citotoxicidad insignificante in vitro. El perfil predominante de macrófagos M2, una elevada deposición de fibras de colágeno y la capacidad de neovascularización mejorada sugirieron una excelente biocompatibilidad también in vivo. Además, estos SLS pudieron promover la adhesión celular, la proliferación y una alta capacidad de carga. Finalmente, las h-MSC cultivadas en 3D en estos SLS liberaron cuatro veces más VEGF que las h-MSC sembradas en placas 2D. Esta estrategia de pensamiento ecológico, las propiedades y biocompatibilidad de este SLS destacan su potencial como un sistema de liberación celular para aplicaciones biomédicas

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Vairo C, Basas J, Pastor M, et al. In vitro and in vivo antimicrobial activity of sodium colistimethate and amikacin-loaded nanostructured lipid carriers (NLC) [published online ahead of print, 2020 Jul 1]. Nanomedicine. 2020;29:102259.

El colistimetato sódico (SCM) y la amikacina (AMK) son de los pocos antibióticos eficaces frente a cepas de P. aeruginosa, K. pneumoniae y A. baumannii resistentes; sin embargo, su alta toxicidad limita su uso. La encapsulación de antibióticos en transportadores lipídicos nanoestructurados (NLCs) podría disminuir su toxicidad y mejorar su disponibilidad. En este trabajo, el SCM y la AMK se encapsularon en diferentes formulaciones de NLCs, y se analizó su eficacia in vitro e in vivo. El proceso de encapsulación no disminuyó la eficacia de los antibióticos, ya que la actividad in vitro de las SCM-NLCs y AMK-NLCs fue igual a la de los fármacos libres. Como crioprotector, la trehalosa mostró resultados superiores al dextrano. Por otro lado, el recubrimiento con carga positiva con quitosano se descartó debido a su limitada coste-eficiencia. Finalmente, el estudio in vivo en un modelo murino de neumonía aguda tras administración intraperitoneal presentó mejores resultados que la vía intramuscular y se confirmó que la SCM-NLCs con trehalosa era la formulación más adecuada para el tratamiento de infecciones producidas por cepas de A. baumannii extremadamente resistentes.

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Vairo C, Collantes M, Quincoces G, Villullas S, Peñuelas I, Pastor M, Gil AG, Gainza E, Hernandez RM, Igartua M, Gainza G. “Preclinical safety of topically administered nanostructured lipid carriers (NLC) for wound healing application: biodistribution and toxicity studies”. Int J Pharm. 2019 (569):118484

La reactivación del proceso de cicatrización es un desafío importante en el tratamiento de heridas crónicas. Para este propósito, las nanopartículas lipídicas, especialmente los transportadores lipídicos nanoestructurados (NLCs), poseen características extremadamente útiles como su biodegradabilidad, biocompatibilidad y estabilidad a largo plazo, además de ser sistemas de transporte adecuados para la liberación controlada de principios activos. Además, mantienen el ambiente húmedo en las heridas debido a sus propiedades oclusivas, lo que se ha asociado con mayores tasas de cicatrización. Por estas razones, las NLCs se han utilizado ampliamente en heridas de forma tópica; aunque hasta la fecha no existen estudios preclínicos que hayan evaluado la seguridad de este tipo de aplicación. Por tanto, en este trabajo se han llevado a cabo estudios de biodistribución en ratas, utilizando Tecnecio99m como radiomarcador. De esta forma, se prepararon nanopartículas radiomarcadas (99mTc-NLCs) para administrarlas tópicamente en las heridas. Las 99mTc-NLCs permanecieron en la herida durante 24 h sin observarse absorción sistémica tras su administración. Además, los estudios toxicológicos realizados para evaluar la seguridad de la NLCs administradas topicamente demostraron que las NLCs no son citotóxicas, ni sensibilizantes ni irritantes/corrosivas. En conclusión, las NLCs permanecen en el área de administración, potencialmente ejerciendo un efecto local, y siendo seguras tras su administración en heridas.

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Hernando S, Requejo C, Herran E, Ruiz-Ortega JA, Morera-Herreras T, Lafuente JV, Ugedo L, Gainza E, Pedraz JL, Igartua M, Hernandez RM. “Beneficial effects of n-3 polyunsaturated fatty acids administration in a partial lesion model of Parkinson’s disease: The role of glia and NRf2 regulation”. Neurobiol Dis. 2019; (121):252-262.

Los ácidos grasos poliinsaturados omega-3 (n-3 PUFA) se han asociado ampliamente con efectos beneficiosos en diferentes enfermedades neurodegenerativas. En el presente estudio, probamos el potencial efecto terapéutico del ácido docohexanoico (DHA) y su derivado hidroxilado, DHAH, en un modelo de lesión parcial de la enfermedad de Parkinson (EP). Un mes antes y cuatro meses después de la realización de la lesión estriatal con 6-OHDA, los animales se trataron diariamente con DHA (50 mg/kg), DHAH (50 mg/kg), vehículo o solución salina, por administración intragástrica. Los grupos de animales tratados con n-3 PUFA mostraron una tendencia a mejorar en las rotaciones inducidas por anfetaminas y la prueba de cilindros. El efecto beneficioso observado en los estudios de comportamiento se confirmó con la inmunotinción de TH. Las fibras TH+ y las neuronas TH+ aumentaron en los grupos experimentales tratados con n-3 PUFA, DHA y DHAH. Además, la administración de n-3 PUFA disminuyó la astrogliosis y microgliosis, tanto en el cuerpo estriado como en la sustancia negra (SN), con una mayor disminución de células GFAP+ e Iba-1+ para el grupo tratado con DHAH. Este grupo experimental también reveló un efecto positivo en la regulación de la vía Nrf2, disminuyendo la inmunotinción positiva de Nrf2 en el cuerpo estriado y SN, lo que reveló un potencial efecto antioxidante de este compuesto. En conjunto, estos datos sugieren el efecto positivo de la administración de n-3 PUFA, y más concretamente de DHAH, para el tratamiento de la EP, ya que mostró resultados positivos sobre el sistema dopaminérgico, la neuroinflamación y el estrés oxidativo.

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Vallejo-Diez S, Fleischer A, Martín-Fernández JM, Sánchez-Gilabert A, Castresana M, Aguillón D, Villegas A, Mastronardi CA, Espinosa LG, Arcos-Burgos M, Del Pozo Á, Herrán E, Gainza E, Isaza-Ruget M, Lopera F, Bachiller D. “Generation of one iPSC line (IMEDEAi006-A) from an early-onset familial Alzheimer’s Disease (fAD) patient carrying the E280A mutation in the PSEN1 gene”. Stem Cell Res. 2019; (37):101440

La mutación E280A en PSEN1 (presenilina-1) es la causa más común de enfermedad de Alzheimer familiar de inicio temprano (fAD). Presenta herencia autosómica dominante y frecuentemente conduce a la manifestación de la enfermedad en individuos relativamente jóvenes. Este estudio reporta la generación de una línea celular PSEN1 E280A iPSC derivada de un paciente de inicio temprano. Se utilizaron plásmidos episomales basados en OriP / EBNA1 que contenían OCT3/4, SOX2, KLF4, L-MYC, LIN28, BCL-xL y shp53 para reprogramar fibroblastos de la mucosa oral. La línea iPSC generada tiene un cariotipo normal, porta la mutación E280A, está libre de integración de plásmidos, expresa altos niveles de marcadores de pluripotencia y puede diferenciarse en las tres capas germinales.

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Carreira-Barral I, Rumbo C, Mielczarek M, Alonso-Carrillo D, Herran E, Pastor M, Del Pozo A, García-Valverde M, Quesada R. “Small molecule anion transporters display in vitro antimicrobial activity against clinically relevant bacterial strains” 2019; 55(68):10080-10083.

Los transportadores de aniones transmembrana altamente activos han demostrado su actividad contra cepas bacterianas clínicamente relevantes y resistentes a antibióticos. Este tipo de compuestos son muy prometedores como estrategia para desarrollar nuevos agentes antibacterianos.

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Garcia-Orue I, Gainza G, Garcia-Garcia P, Gutierrez FB, Aguirre JJ, Hernandez RM, Delgado A, Igartua M. “Composite nanofibrous membranes of PLGA/Aloe vera containing lipid nanoparticles for wound dressing applications”. Int J Pharm. 2019 (556):320-329.

Los apósitos compuestos por nanofibras electrohiladas presentan unas características adecuadas para su uso en la cicatrización de heridas, tales como su alta porosidad y alta relación superficie-volumen. En este estudio, se desarrolló un apósito para heridas basado en PLGA y Aloe vera que contiene nanopartículas lipídicas (NLC). Se añadió NLC para agregar un componente lipídico que pudiera evitar la adhesión del apósito a la herida y mejorar así su manejo. Los apósitos con y sin NLC estaban compuestos por fibras uniformes de aproximadamente 1 µm de diámetro, y presentaban una porosidad por encima del 80% y un espesor de aproximadamente 160 µm. Ambos apósitos mostraron una tasa de transmisión de vapor de agua similar de 1100 g/m2 día. La formulación que contenía NLC presentó una mayor resistencia a la tracción (2,61 ± 0,46 MPa) y mayor absorción de agua. Ambas formulaciones fueron biocompatibles in vitro. Además, el ensayo de adhesión celular demostró que ambas membranas tenían un perfil de adhesión bajo, aunque fue menor con el apósito que contenía NLC. Finalmente, su eficacia in vivo se evaluó en un ensayo de cicatrización de heridas de espesor total realizado en ratones db/db, donde ambas membranas mejoraron la cicatrización de manera similar. En consecuencia, la membrana PLGA-AV-NLC podría ser una estrategia prometedora para el tratamiento de heridas crónicas, ya que mejoró el manejo comparado con la formulación sin NLC.

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Pastor M, Basas J, Vairo C, Gainza G, Moreno-Sastre M, Gomis X, Fleischer A, Palomino E, Bachiller D, Gutiérrez FB, Aguirre JJ, Esquisabel A, Igartua M, Gainza E, Hernandez RM, Gavaldà J, Pedraz JL. “Safety and effectiveness of sodium colistimethate-loaded nanostructured lipid carriers (SCM-NLC) against P. aeruginosa: in vitro and in vivo studies following pulmonary and intramuscular administration”. Nanomedicine. 2019 (18):101-111.

El uso de la nanotecnología para aumentar la biodisponibilidad y disminuir la toxicidad de medicamentos puede ser una gran herramienta para tratar infecciones respiratorias causadas por cepas multirresistentes de P. aeruginosa (Mr-Pa). En este estudio se analizó la eficacia y la seguridad in vivo de los transportadores lipídicos nanoestructurados cargados con colistimetato sódico (SCM-NLCs) administrados por vía pulmonar e intramuscular. La concentración mínima inhibitoria obtenida con las nanopartículas fue de 1-2 mg/L frente a ocho cepas de P. aeruginosa extremadamente resistentes. In vivo, las SCM-NLCs presentaron un resultado de UFC/g en pulmones significativamente inferior al obtenido por la solución salina y similar al del SCM libre, a pesar de que la dosis de SCM encapsulado fue menor a la del SCM libre. Ninguna de las dos vías de administración evaluadas presentó daño tisular relacionado con los tratamientos. El estudio de biodistribución mostró absorción sistémica leve tras la nebulización y absorción sistémica importante tras administración intramuscular. Con todo esto se podría concluir que las SCM-NLCs son eficaces in vivo frente a infecciones causadas por P. aeruginosa, y se distribuyen eficientemente en los pulmones y en el hígado tras su administración pulmonar e intramuscular.

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García-Honduvilla N, Cifuentes A, Ortega MA, Pastor M, Gainza G, Gainza E, Buján J, Álvarez-Mon M. “Immuno-modulatory effect of local rhEGF treatment during tissue repair in diabetic ulcers.” Endocr Connect. 2018 (4):584-594.

La cicatrización de heridas es un proceso complejo que puede verse gravemente afectado debido a situaciones patológicas como la diabetes mellitus. Las úlceras del pie diabético son una complicación común de esta patología y se caracterizan por una respuesta inflamatoria excesiva. En este trabajo, se estudiaron los efectos del tratamiento local con factor de crecimiento epidérmico humano recombinante (rhEGF) utilizando un modelo de cicatrización de heridas de espesor total en ratas diabéticas inducidas por estreptozotocina. El proceso de cicatrización de la herida se evaluó con diferentes concentraciones de rhEGF (0,1, 0,5, 2,0 y 8,0 µg / ml), placebo y controles tanto diabéticos como no diabéticos (n = 53). La curación macroscópica observada en ratas diabéticas tratadas se vio afectada por la concentración de rhEGF. Histológicamente también se observó una mejora en la epitelización, formación del tejido de granulación y maduración en los grupos tratados, encontrando nuevamente la mejor respuesta a dosis de 0.5 y 2.0 µg/mL. Posteriormente, se evaluó la respuesta inmune tisular a lo largo del tiempo en ratas diabéticas usando las concentraciones más efectivas de rhEGF (0,5 y 2,0 µg / ml), en comparación con los controles. Se cuantificó la presencia de macrófagos, linfocitos T CD4+ y T CD8+ en el tejido reparado y se midió la expresión de citocinas mediante PCR cuantitativa en tiempo real. El tratamiento con rhEGF provocó una reducción en el número de macrófagos infiltrantes en el tejido cicatrizado, así como una menor activación de estos leucocitos. Estos hallazgos muestran que la administración local de rhEGF mejora el proceso de cicatrización de las heridas por escisión y la calidad del tejido neoformado de una forma dosis-dependiente. Además, este tratamiento reduce la inflamación local asociada a la cicatrización en condiciones diabéticas, indicando propiedades inmunomoduladoras.

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Garcia-Orue, I, Gainza G, Villullas S, Pedraz JL, Hernandez RM, Igartua M. “Nanotechnology approaches for skin wound regeneration using drug-delivery systems.” Nanobiomaterials in soft tissue engineering. 2016;(5):31-55

La aplicación de la nanotecnología en medicina representa una gran oportunidad para mejorar la eficacia de los tratamientos médicos disponibles en la actualidad, especialmente centrados en problemas de salud desafiantes, como la regeneración de heridas. Por lo tanto, en las últimas décadas se han estudiado y optimizado extensamente los nanobiomateriales para el desarrollo de sistemas de administración de fármacos a nanoescala que liberen fármacos, como factores de crecimiento, citocinas o antimicrobianos, en la cicatrización de heridas. En este sentido, se han estudiado varios materiales naturales o sintéticos por sus similitudes con la piel y propiedades biocompatibles, o por su efecto antibacteriano o antiséptico. Además, los materiales también se pueden diseñar como andamios para el desarrollo de nuevos apósitos para heridas. Por lo tanto, este capítulo presenta una descripción general de los enfoques nanotecnológicos actuales utilizados para la liberación controlada de fármacos en el campo de la regeneración de heridas cutáneas, con especial énfasis en las nanopartículas poliméricas y lipídicas (NP), NP de plata, estructuras nanofibrosas, nanohojas y nanohíbridos.

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Garcia-Orue I, Gainza G, Girbau C, Alonso R, Aguirre JJ, Pedraz JL, Igartua M, Hernandez RM. LL37 loaded nanostructured lipid carriers (NLC): A new strategy for the topical treatment of chronic wounds. Eur J Pharm Biopharm. 2016;108:310-316.

El LL37 es un péptido antimicrobiano humano que no solo tiene un amplio espectro de actividad antimicrobiana, sino que también se ha demostrado que modula la cicatrización de heridas al participar en la angiogénesis, la migración y proliferación de células epiteliales y la respuesta inmune. En este trabajo, LL37 se ha encapsulado en portadores de lípidos nanoestructurados (NLC), producidos por el método de fusión-emulsificación, con el fin de mejorar su eficacia. La caracterización del NLC-LL37 mostró un tamaño medio de 270nm, un potencial zeta de -26mV y una eficiencia de encapsulación del 96,4%. El ensayo de citotoxicidad realizado en fibroblastos del prepucio humano demostró que el NLC-LL37 no afectó la viabilidad celular. Además, el bioensayo de bioactividad in vitro evidenció que el péptido permaneció activo después de la encapsulación, ya que el NLC-LL37 revirtió la activación de los macrófagos inducida por LPS de la misma manera que el LL37 en solución. Además, el ensayo antimicrobiano in vitro reveló la actividad NLC-LL37 contra Escherichia coli. La efectividad de las nanopartículas se evaluó en un modelo de herida de espesor completo indb/dbmice. Los datos demostraron que NLC-LL37 mejoró significativamente la curación en comparación con la misma concentración de la solución LL37 en términos de cierre de heridas, grado de reepitelización y restauración del proceso inflamatorio. En general, estos hallazgos sugieren un potencial prometedor de la formulación NLC-LL37 para la cicatrización de heridas crónicas.

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Gainza G, Villullas S, Pedraz JL, Igartua M, Hernandez RM. “Advances in drug delivery systems (DDSs) to release growth factors for wound healing and skin regeneration” Nanomedicine 2015;(11):1551-1573

Los avances actuales en nuevos sistemas de administración de fármacos (DDS) para la liberación de factores de crecimiento (FFCC) representan una gran oportunidad para desarrollar nuevas terapias o mejorar la eficacia de los tratamientos médicos ya disponibles. Estos avances son particularmente relevantes en el campo de la medicina regenerativa, desafiando problemas de salud como la cicatrización de heridas y la reparación de la piel. Con este fin, se han estudiado extensamente biomateriales biocompatibles para mejorar la integración in vivo de los DDS, para mejorar la bioactividad de los fármacos liberados y para administrar moléculas bioactivas de manera localizada y controlada. Por lo tanto, esta revisión presenta una descripción general de los DDS para liberar FFCC para la regeneración de la piel, haciendo especial hincapié en (i) micro y nanoesferas poliméricas, (ii) nanopartículas lipídicas, (iii) estructuras nanofibrosas, (iv) hidrogeles y (v) andamios. Asimismo, esta revisión resume los modelos animales actualmente disponibles para estudiar la cicatrización de heridas y los ensayos clínicos y medicamentos comercializados basados en la administración de FFCC para el tratamiento de heridas crónicas.

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Gainza G, Celdran Bonafonte D, Moreno B, Aguirre JJ, Gutierrez FB, Villullas S, Pedraz JL, Igartua M, Hernandez RM. “The topical administration of rhEGF-loaded nanostructured lipid carriers (rhEGF-NLC) improves healing in a porcine full-thickness excisional wound model” Journal of Control Release. 2015; (197):41-47

El desarrollo de un tratamiento eficaz capaz de reducir el tiempo de curación de las heridas crónicas es una importante necesidad sanitaria. En este sentido, nuestro grupo de investigación ha demostrado recientemente la eficacia in vivo de la administración tópica de nanopartículas (NP) lipídicas cargadas con rhEGF en ratones db/db que presentan problemas de cicatrización. En este artículo demostramos la eficacia de las rhEGF-NLC (transportadores lipídicos nanoestructurados cargados con rhEGF) en un modelo preclínico de cicatrización de heridas más relevante, como es el modelo porcino de herida por escisión de espesor completo. Las rhEGF-NLC presentaron un tamaño de partícula de alrededor de 335 nm, carga superficial negativa (-27 mV) y una alta eficacia de encapsulación del 94%. Los niveles plasmáticos de rhEGF fueron casi indetectables, lo que sugiere que no hubo absorción sistémica, lo que puede reducir los posibles efectos secundarios y mejorar la seguridad del tratamiento. Los estudios de cicatrización in vivo llevados a cabo en cerdos Large White demostraron que 20 μg de rhEGF-NLC administrados tópicamente dos veces por semana aumentaron el cierre de la herida y el porcentaje de heridas curadas a día 25, respecto al mismo número de administraciones intralesionales de 75 μg de rhEGF libre y NLC vacías. Además, las rhEGF-NLC mejoraron la calidad de cicatrización en cuanto a la microvasculatura formada, la migración y proliferación de fibroblastos, la deposición de colágeno y la evolución favorable de la respuesta inflamatoria. En general, estos hallazgos demostraron que las rhEGF-NLC administradas tópicamente pueden generar piel intacta de novo después de una lesión de espesor total en modelo porcino, lo que confirma su posible aplicación clínica en el tratamiento de heridas crónicas.

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Gainza G, Pastor M, Aguirre JJ, Villullas S, Pedraz JL, Hernandez RM, Igartua M. “A novel strategy for the treatment of chronic wounds based on the topical administration of rhEGF-loaded lipid nanoparticles: In vitro bioactivity and in vivo effectiveness in healing-impaired db/db mice” Journal of Control Release. 2014; (185):51-61

En la actualidad las nanopartículas (NP) lipídicas están recibiendo cada vez más interés ya que permiten la administración tópica de proteínas, como es el caso del factor de crecimiento epidérmico humano recombinante (rhEGF), de forma sostenida y eficaz. Puesto que las heridas crónicas suponen una importante carga para los sistemas de salud, la administración tópica de NP lipídicas cargadas con rhEGF, en este caso NP lipídicas sólidas (SLN) y transportadores lipídicos nanoestructurados (NLC), parece ser una estrategia interesante y adecuada para su tratamiento. Ambos tipos de NP lipídicas cargadas con rhEGF se prepararon mediante el método de emulsificación-ultrasonidos; sin embargo, la preparación de NLC-rhEGF no requirió el uso de solventes orgánicos. La caracterización de las NP mostró que la eficacia de encapsulación de las NLC-rhEGF fue significativamente mayor que la de las SLN-rhEGF. Los estudios in vitro demostraron que la esterilización gamma es un proceso adecuado como paso de esterilización final al no observarse pérdida de actividad. Además, los ensayos de proliferación revelaron que la bioactividad de las nanoformulaciones era incluso mayor que la del rhEGF libre. Por último, la efectividad de las NP lipídicas cargadas con rhEGF se evaluó en un modelo de herida de espesor total en ratones db/db. Los resultados demostraron que cuatro administraciones tópicas de SLN-rhEGF y NLC-rhEGF mejoraron significativamente la cicatrización en cuanto a cierre de la herida, restauración del proceso inflamatorio y grado de re-epitelización. Además, no se observaron diferencias en la eficacia in vivo entre las diferentes NP lipídicas cargadas con rhEGF. En general, estos hallazgos demuestran el potencial prometedor de estas NP, en particular NLC-rhEGF, para promover una curación más rápida y eficaz de las heridas crónicas y sugieren su futura aplicación para el tratamiento de este tipo de heridas de difícil curación.

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