Agregados de nanopartículas para la destrucción de células cancerosas

Un equipo internacional en el que participa un investigador de la UPM ha demostrado que es posible destruir mecánicamente las células cancerosas mediante la rotación de nanopartículas magnéticas unidas a ellas en agregados alargados.

El trabajo del proyecto liderado por el profesor Yu Cheng de la Universidad de Tongji (Shanghai, China) con la participación de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y otras instituciones de varios países ha demostrado in vitro que es posible inducir con muy alta eficacia la muerte de células cancerosas gracias a la fuerza que produce el movimiento de los agregados de nanopartículas magnéticas. Este nuevo estudio, publicado en la revista Theranostics, combina las ventajas del tamaño nanométrico de las partículas para llegar a las células cancerosas y, en segundo lugar, el mayor tamaño de los agregados para producir una mayor fuerza necesaria para inducir la muerte celular.

Debido a sus propiedades singulares, los investigadores han estado desarrollando una gran cantidad de aplicaciones terapéuticas utilizando nanopartículas magnéticas, especialmente para sistemas de administración de fármacos y tratamientos de hipertermia para tumores. Para este último ejemplo, las partículas aumentan su temperatura cuando son sometidas a un campo magnético que varía a alta frecuencia alcanzando valores que pueden producir la muerte de células cancerosas.

Existen otros estudios que han desarrollado aplicaciones para disminuir el riesgo de infecciones en implantes y prótesis y promover el crecimiento de tejidos. En este contexto, el equipo de investigación, en el que participa el profesor Gustavo Plaza, del Centro de Tecnología Biomédica de la UPM, ha propuesto otra línea de investigación menos explorada: la aplicación de fuerzas a escala nanométrica con fines terapéuticos. El objetivo de este estudio fue la producción de fuerzas lo suficientemente altas como para conducir la destrucción mecánica de las células cancerosas.

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La técnica de funcionalización permite a los investigadores modificar la superficie de las nanopartículas recubriéndolas con moléculas específicas para unir ciertos tipos de células. En el caso del tratamiento del cáncer, las nanopartículas están recubiertas de moléculas que se unen específicamente a proteínas que se expresan predominantemente en células cancerosas y no en células sanas.

Esta investigación ha utilizado este método para tratar células cancerosas in vitro. Se comprobó que las células internalizan las nanopartículas funcionalizadas, principalmente en los lisosomas, que son pequeños orgánulos celulares. La aplicación de un campo magnético externo relativamente bajo da como resultado la formación de agregados de nanopartículas alargadas.

Finalmente, bajo un campo magnético rotatorio de baja frecuencia conseguimos el movimiento de agregados de nanopartículas que producen fuerzas lo suficientemente altas como para romper la membrana de los lisosomas y la membrana celular, induciendo la muerte de las células cancerosas con una efectividad muy alta.

Trabajos anteriores habían utilizado nanopartículas individuales o partículas de tamaño micrométrico (mil veces más grandes que las nanopartículas) para dañar mecánicamente las células cancerosas. Según el investigador Gustavo Plaza, este nuevo estudio combina las buenas propiedades de la escala nanométrica para llegar a las células cancerosas y el mayor tamaño de los agregados para producir fuerzas superiores.

La contribución de la UPM a este trabajo ha estado relacionada con la estimación de campos magnéticos y las fuerzas ejercidas sobre los agregados de nanopartículas así como con el diseño de los experimentos.

Y. Sheng et al. 2017. “Agregados de nanopartículas alargadas en células cancerosas para destrucción mecánica con campo magnético rotatorio de baja frecuencia”. Theranostics 7:1735-1748.
dx.doi.org/10.7150/thno.18352

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