Un dos grandes retos ao deseñar novos fármacos é conseguir introducilos, de maneira adecuada, na célula. A dobre capa de lípidos que conforma a membrana supón unha barreira moi selectiva que limita o paso de moléculas hidrofílicas (solubles en auga) e de certo tamaño. Utilizando unha especie de vehículo molecular composto por unha armazón de boro á que se lle agrega un halóxeno, o equipo do Prof. Javier Montenegro xunto ao grupo do Prof. Werner Nau puxo en escena unha nova estratexia para superar a muralla de lípidos e liberar no interior da célula distintas moléculas bioactivas. O sistema aproveitaba unha propiedade do boro, a caotropicidad, para perturbar temporalmente as moléculas de auga ao redor da carga e deste xeito atravesar a membrana.
Pero o éxito da misión non estaba garantido en todos os casos. Hai clústers que teñen excesiva caotropicidad, o que dana a membrana. Noutros, pola contra, a caotropicidad é tan baixa que son practicamente inactivos. E hainos cun comportamento óptimo. A comunidade científica veuse preguntando que fai que algunhas destas estruturas de boro funcionen eficazmente como sistema de transporte e outras non, e un novo estudo do CiQUS déixao agora ben claro: o tamaño do clúster e a súa polarizabilidad son os factores determinantes. Ao contrario do que cabería esperar, a composición química da molécula non é concluínte.
Para chegar a esta afirmación, antes tiveron que comparar o comportamento de distintos clústers de boro. Nesta ocasión deseñaron estruturas con forma de dodecaedro, e outras de menor tamaño con forma de icosaedro. Cada vértice destes poliedros albergaba un átomo de boro, ao que se lle engadiu outro elemento con tamaño e propiedades diferentes: iodo, bromo, cloro ou hidróxeno. Comparándoos entre eles conseguirían desvincular a polarizabilidad (a capacidade das moléculas para orientar a súa nube de electróns en resposta á presenza doutras moléculas polares) e o tamaño do núcleo de boro, da súa composición halóxena. Os científicos estudaron o comportamento dos diferentes vehículos moleculares e monitorizaron a súa viaxe cara ao interior da célula onde, tras atravesar a membrana, debían liberar a carga que transportaban. Investigaron as propiedades da membrana, a toxicidade celular e a eficiencia do transporte con diferentes cargas (distintos modelos de péptidos hidrofílicos) para cada portador. Os clusters máis pequenos apenas mostraron caotropicidad, así que non puideron superar a membrana. Cos de maior tamaño sucedía o contrario, a súa excesiva actividade caotrópica terminaba danando a membrana. Pero o rango de tamaño intermedio resultou prometedor, permitindo confirmar que estas estruturas, co tamaño e a polarizabilidad adecuada, funcionan de maneira óptima como vehículos de transporte a escala molecular.
Este traballo, froito dunha nova colaboración entre o equipo doProf. Montenegro no CiQUS e do Prof. Nau (Construtor University - Alemaña), dá outro importante paso no desenvolvemento desta nova estratexia para a administración de fármacos. Os resultados van permitir predicir se un composto deste tipo pode ser utilizado para transportar unha determinada substancia ou molécula de interese. Os investigadores conseguiron establecer por primeira vez un set de parámetros medibles que permitirían valorar de antemán un determinado clúster, e así realizar os axustes necesarios para que cumpran o seu labor.
Referencia
Giulia Salluce, Yeray Folgar-Cameán, Andrea Barba-Bon, Ivana Nikšić-Franjić, Suzan O Anwar, Bohumír Grüner, Irene Lostale-Seijo, Werner Nau, Javier Montenegro, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202404286. https://doi.org/10.1002/anie.202404286
Cover de Angewandte Chemie
Series de clústers con forma de icosaedro e dodecaedro (arriba: estruturas químicas; abaixo: modelos moleculares).