Un equipo internacional de científicos, con participación de la Universidad Politécnica de Madrid, demuestra in vitro cómo la fuerza producida por el movimiento de agregados de nanopartículas magnéticas, utilizadas en sistemas de liberación de fármacos y en tratamientos de hipertermia para tumores, puede inducir la muerte mecánica de células cancerosas.
Desde hace un tiempo se han desarrollado por sus singulares propiedades gran cantidad de aplicaciones terapéuticas con nanopartículas magnéticas, especialmente en sistemas de liberación de fármacos y en tratamientos de hipertermia para tumores. Sometidas a un campo magnético que varía a alta frecuencia, las partículas aumentan su temperatura hasta valores que pueden producir la muerte de células cancerosas.
También se han estudiado posibles aplicaciones para reducir las posibilidades de infección en implantes y prótesis y para favorecer el crecimiento de tejidos. En este contexto, el equipo de investigación del que forma parte Gustavo Plaza, del Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) se propuso trabajar en una línea menos explorada: la aplicación de fuerzas, a nivel nanométrico, con fines terapéuticos. El objetivo perseguido en el estudio, publicado en Theranostics, fue la producción de fuerzas lo suficientemente elevadas como para dar lugar a la destrucción mecánica de células cancerosas.
El equipo, liderado por la profesora Yu Cheng, de la Universidad de Tongji (Shanghai, China), ha conseguido demostrar in vitro que se puede inducir con una efectividad muy elevada la muerte de células cancerosas gracias a la fuerza producida por el movimiento de agregados de nanopartículas magnéticas. El estudio combina el tamaño nanométrico de las partículas para alcanzar las células cancerosas y, por otro, el mayor tamaño de los agregados para producir fuerzas más elevadas que son necesarias para inducir la muerte celular.
La fuerza de los agregados de nanopartículas
La técnica de funcionalización permite modificar la superficie de las nanopartículas, recubriéndolas con moléculas específicas, para que se unan a ciertos tipos celulares. En el caso del tratamiento de cáncer se recubren las nanopartículas con moléculas que se unan específicamente a proteínas que son expresadas mayoritariamente en las células cancerosas y no en las células sanas.
En el nuevo trabajo se ha comprobado que las células internalizan las nanopartículas funcionalizadas, fundamentalmente en el interior de lisosomas, que son pequeños orgánulos celulares. La aplicación de un campo externo de relativamente baja magnitud da lugar a la formación de agregados de nanopartículas que tienen forma alargada. Finalmente, haciendo rotar la dirección del campo magnético, con una frecuencia muy baja, se consigue el movimiento de los agregados de nanopartículas que producen fuerzas lo suficientemente elevadas como para romper la membrana de los lisosomas y la propia membrana celular, induciendo la muerte de las células cancerosas con una efectividad muy elevada.
Trabajos previos habían empleado nanopartículas individuales o partículas de tamaño micrométrico (mil veces mayor que las nanopartículas) para dañar mecánicamente células cancerígenas. Para Gustavo Plaza, este nuevo estudio combina las buenas propiedades del tamaño nanométrico para alcanzar las células cancerosas y el mayor tamaño de los agregados para producir fuerzas mayores. Las conclusiones de este nuevo estudio abren la puerta a futuras investigaciones en la línea de la utilización de nanopartículas magnéticas para la destrucción mecánica de células cancerosas.
Referencia bibliográfica:
Y. Sheng et al. 2017. “Elongated Nanoparticle Aggregates in Cancer Cells for Mechanical Destruction with Low Frequency Rotating Magnetic Field”. Theranostics 7:1735-1748. dx.doi.org/10.7150/thno.18352
Más de 40 artículos en las distintas revistas del grupo Nature presentan hoy los resultados parciales del ambicioso proyecto de mapear los 37 200 millones de estas unidades fundamentales de la vida. Una tarea compleja que requiere combinar técnicas de genómica e inteligencia artificial para estudiar con gran resolución las firmas moleculares de un amplio abanico de células, como las que forman la placenta.
La relación entre la contaminación del aire y el aumento del riesgo de desarrollar esta patología y otras demencias no es nueva. Un nuevo trabajo pretende revelar por qué las partículas finas (PM2.5) han sido vinculadas con cambios negativos en la salud cerebral.
