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Nanocubos magnéticos para luchar contra el cáncer

Científicos chinos han demostrado que nanopartículas con forma de cubo se pueden unir a las mitocondrias de las células cancerosas para destruirlas con la ayuda de campos magnéticos. En este estudio in vitro participa un investigador de la Universidad Politécnica de Madrid.

Nanocubos de unos 20 nm vistos con el microscopio electrónico de transmisión (izquierda) y células cancerosas que los han internalizado (a la derecha, con nanocubos en rojo y mitocondrias en verde) observadas con microscopía de fluorescencia. / M. Chen, J. Wu, G.R. Plaza, Y. Cheng

La investigación y desarrollo de tecnología basada en el uso de nanopartículas en el campo biomédico está en auge en los últimos años debido a su gran abanico de aplicaciones potenciales, desde la obtención de imágenes médicas a la eliminación de tumores.

Las nanopartículas cúbicas se unen a las mitocondrias de las células cancerosas y las destruyen gracias a las fuerzas inducidas por un campo magnético

Para acabar con estos tejidos cancerosos, una primera aproximación es elevar la temperatura (hipotermia) para matar las células malignas. Este efecto se puede conseguir con nanopartículas magnéticas y campos magnéticos de dirección variable y alta frecuencia.

Pero también se estudia la posibilidad de usar nanopartículas magnéticas y campos magnéticos variables de bajas frecuencias para generar las fuerzas que actúan sobre las diminutas partículas.

Este enfoque es el que han explorado científicos chinos liderados desde la Universidad de Tongji (Shanghai) en un nuevo estudio, publicado ahora en la revista Small y en el que ha participado el investigador Gustavo Plaza del Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid.

El equipo ha conseguido demostrar in vitro que es posible emplear nanopartículas para unirse a las mitocondrias de células cancerosas y destruirlas gracias a las fuerzas inducidas por un campo magnético.  

Nanocubos de zinc, hierro y oxígeno

Las partículas nonométricas tienen forma de cubo, de unos 20 nanómetros de lado, y están fabricadas con átomos de zinc, hierro y oxígeno que les hace responder a determinados campos magnéticos.

Es un paso significativo para desarrollar tecnologías que permitan combinar nanopartículas magnéticas y campos rotatorios de bajas frecuencias para destruir tumores

Cuando se aplica uno, las partículas cúbicas tienden a agregarse, y si el campo magnético rota a lo largo del tiempo, ellas también lo hacen. Este efecto es el que permite permeabilizar y dañar las membranas mitocondriales, desencadenando el proceso de apoptosis o muerte celular.

Además, la superficie de los nanocubos está cubierta con el grupo químico trifenilfosfonio, lo que favorece su unión a las mitocondrias cuando entran en el interior celular, según se ha observado en los cultivos de células cancerosas.

“Hemos identificado las sucesivas etapas que permiten el paso de las nanopartículas desde el medio extracelular hasta la superficie de las mitocondrias”, explica Plaza, “un paso significativo en el desarrollo de la tecnología que nos permita combinar nanopartículas magnéticas y campos rotatorios de bajas frecuencias para una destrucción eficiente de tumores”.

Referencia:

Chen, MW; Wu, JJ; Ning, P; Wang, JJ; Ma, Z; Huang, LQ; Plaza, GR; Shen, YJ; Xu, C; Han, Y; Lesniak, MS; Liu, ZM; Cheng, Y. “Remote Control of Mechanical Forces via Mitochondrial-Targeted Magnetic Nanospinners for Efficient Cancer Treatmen”SMALL, 2020 https://doi.org/10.1002/smll.201905424

La contribución de la Universidad Politécnica de Madrid en colaboración con la Universidad de Tongji ha sido posible gracias a los programas de intercambio de estudiantes y científicos, así como a las actividades conjuntas de investigación.

Fuente:
UPM
Derechos: Creative Commons.
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