Investigadores de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS), junto con colegas del Instituto de Física Nuclear Saha (Calcuta, la India), consiguieron sintetizar unas estables nanopartículas de oro en forma de estrellas para combatir las enfermedades oncológicas.
Las nanopartículas, económicas y no tóxicas, permitirán detectar eficazmente el cáncer en fases tempranas y eliminar puntualmente las células afectadas. Los resultados del estudio están publicados en la revista científica Chemical Communications.
Hoy en día, se usan mucho en la medicina nanomateriales plasmónicos con base en oro y plata. Las nanoestructuras plasmónicas son las que manifiestan propiedades ópticas y físicas específicas debido a la oscilación de los electrones libres dentro de ellos. La oscilación, a su vez, depende de la forma y las dimensiones de las nanopartículas.
Estas nanopartículas tienen múltiples aplicaciones biomédicas: en genómica, biosensórica, inmunoanálisis, fototerapia por láser, transporte dirigido de fármacos, ADN y antígenos, obtención de bioimágenes y monitoreo de células y tejidos.
Las moléculas superficiales de una nanopartícula de oro intensifican notablemente la señal de la dispersión combinacional, es decir, la luz del láser provoca un intenso destello de rebote. El uso de la plata en el mismo experimento no aumenta tanto el nivel de dispersión combinacional, además, este metal es más tóxico.
Son precisamente las nanopartículas de oro las que son capaces de multiplicar la señal y emitir una intensa luz, aún si la acumulación de las moléculas es muy reducida, por lo tanto permiten detectar el cáncer en las fases más tempranas.
Sin embargo, las nanopartículas plasmónicas a base de oro tienen una importante desventaja: al ser introducidos en la sangre empiezan a aglutinarse (pegarse) debido a la alta concentración de cloruro de sodio. Los vasos terminan por obstruirse y resulta imposible transportar las nanopartículas hasta los tejidos afectados.
«Los jóvenes científicos del Centro de Eficiencia Energética de la NUST MISIS, bajo la dirección del catedrático Dulal Senapati del Instituto de Física Nuclear Saha, consiguieron resolver el problema, -explica la rectora de la NUST MISIS, Alevtina Chérnikova.
«Sintetizaron las nanopartículas estables a base de oro que no se aglutinan una vez introducidas en la sangre y poseen una gran eficacia en espectroscopia de la dispersión combinacional», detalló.
El transporte de las nanopartículas hasta el tumor puede realizarse de dos modos: el primero consiste en introducir directamente en el tumor un nanoclavo magnético en cuyo campo magnético se concentran las nanopartículas de oro.
En el segundo, la nanopartícula se cubre con los anticuerpos que forman pareja con los anticuerpos específicos de algunos tipos de tumores cancerosos. A causa de ello, los anticuerpos se enganchan y las nanopartículas se depositan sobre los tumores.
Resultó que es beneficioso crear las nanopartículas en forma de estrellas, ya que son las más eficaces para la terapia fototermal.
«El proceso de la terapia fototermal se puede describir de la siguiente manera, – explica el director del proyecto infraestructural de la MUST MISIS, el catedrático del Instituto de Física Nucreal Saha, Dulal Senapati–, cuando la nanopartícula llega a la zona afectada, se actúa un láser sobre ella, absorbe la luz y la enfoca como una lente dirigiéndola justo en la arista de la estrella.
Luego, continúa, esta luz se transforma en una gran cantidad de calor (unos 4,500-5,000 grados centígrados) que se concentra en el punto de la estrella. El flujo de calor generado de este modo rompe la membrana de la célula cancerosa y la destruye si afectar negativamente las células sanas.
«Nuestras nanopartículas en forma de las estrellas absorben la luz con la longitud de la onda de 600-900 nanometros. Está muy bien porque justo en esta zona del espectro nuestro cuerpo es transparente para la irradiación. La mayoría de las moléculas biológicas en esta área espectral es incapaz de absorber la luz».
Las nanopartículas de oro se sintetizan en una solución acuática con la vitamina C, por eso no son tóxicas ni caras. Según las estimaciones preliminares, el coste de la solución de 100 microlitros de volumen no supera los 50 rublos (unos 80 céntimos de dólar).
La nueva tecnología fue elaborada con la participación de los especialistas de Centro ruso Oncológico Blogín. Ahora los científicos está trabajando en mejorar las partículas sintetizando otros tipos de las estrellas.
