“Las nanopartículas de oro iluminadas con luz pueden ayudar a luchar contra el cáncer”

¿Qué le motivó a venir a España a investigar?

Cuando terminé mi tesis doctoral en la Universidad de Borgoña (Francia) recibí varias ofertas de importantes centros de investigación europeos. Me decidí por el ICFO (instituto adscrito a la Universidad Politécnica de Cataluña) porque era un centro nuevo que me ofrecía la oportunidad y los medios para desarrollar mi propia línea de investigación. Me atrajo mucho la idea de que todo había que hacerlo desde el principio, y por la visión vanguardista de la investigación. Aquí se valora mucho a los jóvenes con ideas nuevas y se da la oportunidad de desarrollar sus proyectos.

¿Qué le ha supuesto la obtención del Premio Fresnel?

Con este premio la comunidad científica internacional reconoce el trabajo de los últimos tres años de todo el Grupo de Nano-Óptica Plasmónica, dentro del ICFO, y nos motiva a seguir hacia delante. El equipo lo formamos 12 personas y nuestra investigación se centra, sobre todo, en las nanopartículas de oro y sus propiedades, tanto ópticas como térmicas, cuando se iluminan con una luz apropiada, como un láser, por ejemplo. El premio reconoce el potencial de estas nanopartículas para el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades como el cáncer.

¿Se pueden destruir tumores con nanopartículas?

Las nanopartículas de oro iluminadas con luz pueden ayudar a luchar contra el cáncer, utilizándolas como nanofuentes de calor y de luz. Si proveen calor se pueden emplear en la terapia contra el cáncer, al introducirlas de forma selectiva sólo en las células tumorales enfermas, y no en las sanas. Posteriormente se aplicaría un láser desde fuera para calentar esas nanopartículas, hasta destruir el tumor. La revolución de este método es que, a diferencia de la radioterapia o la quimioterapia, no afecta a los tejidos sanos que rodean el tumor del paciente.

En este proyecto ya hemos diseñado fuentes de calor eficientes, y hemos entendido la física que hay detrás. Ahora estamos trabajando con los oncólogos en la difícil tarea de introducir las nanopartículas dentro de las células y minimizar los posibles niveles de toxicidad. En principio, el oro es biocompatible y se evacua fácilmente por los fluidos corporales, pero tenemos que asegurarnos totalmente de que la química implicada en el proceso no afecte a las células. De momento estamos en la fase de investigación en el laboratorio, pero tras los estudios in vitro, la idea es proporcionar nuevas herramientas para que los médicos y los biólogos puedan ir más allá de lo que consiguen ahora.

¿Y cómo se utilizan las nanopartículas de oro como nanofuentes de luz?

Las nanopartículas se pueden diseñar para ser sensibles e “iluminarse” ante la presencia de concentraciones muy bajas de determinadas moléculas. Por ejemplo, ya hemos desarrollado un nanosensor capaz de detectar sustancias dopantes, como los esteroides que utilizan algunos deportistas, y con un sensibilidad superior a la que proporcionan otras técnicas. Lo que estamos haciendo ahora es extender esa metodología a los marcadores del cáncer. La idea es detectar concentraciones muy reducidas de determinadas moléculas o marcadores en una muestra de sangre de un paciente. Esto permitiría detectar un cáncer en un nivel de desarrollo muy temprano, lo que también facilitaría su curación.

¿Ésta es una de las líneas de investigación para el futuro?

Estamos trabajando en un chip que integre multitud de nanoestructuras metálicas para que pueda actuar como un “nano-laboratorio” que realizara muchos análisis en paralelo a partir de una gota de sangre. Las dos ventajas principales de este dispositivo son su pequeño tamaño (que facilitaría su uso -por ejemplo- en países en desarrollo donde no hay laboratorios), y su gran sensibilidad, que permitiría detectar enfermedades por debajo del nivel de las técnicas actuales, lo que daría a los médicos más seguridad en su diagnóstico y tratamiento.

En la próxima década dispondremos de este chip, que además de las aplicaciones médicas también se podrá utilizar para otros usos, como el control agroalimentario o la detección de drogas o sustancias industriales peligrosas. De momento ya hemos desarrollado nanoantenas que concentran la luz en puntos muy pequeños para analizar moléculas, además de otras estructuras, como nanopinzas ópticas para atrapar bacterias.

Detrás de estas investigaciones se encuentran los plasmones. De hecho el premio reconoce “su contribución revolucionaria y pionera al concepto de la manipulación óptica con plasmones”. ¿Qué son exactamente?

Básicamente es un fenómeno físico, una respuesta óptica de las nanopartículas metálicas cuando se les envía una determinada luz. Para un tipo de luz bien definido la nanopartícula va a tener una “resonancia óptica” que, por una parte, genera un campo de luz muy intenso y concentrado en su superficie, y por otra, produce el calentamiento de la partícula. El plasmón es ese efecto de resonancia que caracteriza la interacción de la luz con estas nanopartículas, produciendo tanto el campo intenso y localizado como el calentamiento.

¿El Grupo de Nano-Óptica Plasmónica colabora con alguna institución para desarrollar su trabajo?

Los proyectos por los que nos han dado el premio Fresnel han sido posibles gracias al apoyo de la Fundación Cellex Barcelona. También colaboramos con algunas empresas (de cosmética, por ejemplo), porque aunque la investigación no tiene porque ser siempre aplicada, algunos estudios como los nuestros poseen un potencial aplicado muy importante. En estos casos tiene sentido trabajar con la industria y el sector privado porque nos guían para conocer las necesidades del mercado y de la sociedad.

Para desarrollar nuestro trabajo colaboramos además con otros centros de investigación nacionales e internacionales, sobre todo con grupos europeos. Nosotros trabajamos más a nivel experimental y otros equipos nos facilitan el conocimiento teórico que no dominamos. En España formamos parte del proyecto Consolider “Nanolight.es” para el control de la luz a escala nanométrica, en el que participa el ICFO, el CSIC y diversas universidades. En el pasado a España se le reconocían sus trabajos teóricos, pero hoy también es un actor importante a nivel experimental, como lo demuestra el número y calidad de sus publicaciones y presentaciones en congresos.