La sepsis y el shock séptico son afecciones potencialmente mortales que implican respuestas inflamatorias sistémicas graves. Son frecuentes en las unidades de cuidados intensivos y representan entre el 4% y el 17% de los ingresos en los países de ingresos altos, entre el 17 y el 26% de la mortalidad hospitalaria y 23.700 millones de dólares de gastos hospitalarios.

La causa es una invasión masiva de patógenos que introducen en el sistema patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP), como lipopolisacáridos (LPS) o lipoproteínas.  El reconocimiento de los PAMP por parte del sistema inmunitario del huésped induce la producción y liberación de citoquinas proinflamatorias, quimiocinas, especies reactivas de oxígeno y óxido nítrico, lo que genera la respuesta inflamatoria. En la sepsis, lainflamación continúa sin resolverse llevando al huésped a un círculo vicioso de hiperinflamación e inmunosupresión compensatoria.

Actualmente se trata con antibióticos de amplio espectro y reanimación con líquidos y vasopresores con el objetivo de controlar el cuadro y apoyar las funciones de los órganos. La elevada tasa de mortalidad y la falta de éxito en los recientes esfuerzos de desarrollo de fármacos apuntan a una necesidad crítica insatisfecha de una intervención médica eficaz en el tratamiento.

Investigadores de la Facultad de Farmacia y la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Purdue están desarrollando un tratamiento pendiente de patente que podría solucionar esta situación. Para ello observaron un fármaco existente: la polimixina B (PMB), un péptido antimicrobiano catiónico y un potente absorbente de LPS eficaz contra la mayoría de las bacterias Gram-negativas debido a su efecto perjudicial sobre la membrana. Este se une al LPS con alta afinidad inhibiendo la señalización del receptor tipo Toll 4 (TLR4) para regular a la baja las respuestas inflamatorias agudas.

Para contener el fármaco utilizaron nanopartículas que funcionan como una plataforma para cargar agentes terapéuticos en la superficie y ayudarlos a interactuar con los objetivos en la circulación. Además, pueden modificar la biodistribución de las cargas útiles reduciendo así la toxicidad específica de los órganos críticos.

Sobre la base de estas características, las nanopartículas se han explorado en el tratamiento de la sepsis como una forma de secuestrar toxinas, matar bacterias y dirigirse a los neutrófilos activados o a los macrófagos. Esta, en específico, parece haber servido como una capa "parachoques" para evitar el contacto directo de la PMB con las células y ayudar a reducir el daño de la membrana.

En modelos de sepsis en ratones, el 100% de los tratados con la nanopartícula quedaron protegidos de la inflamación excesiva y sobrevivieron.