Nanotermómetros para vigilar las células cancerígenas

Muchos fenómenos asociados a la dinámica celular del cáncer están relacionados con pequeñas variaciones de temperatura. Ahora se pueden tomar imágenes térmicas de células tumorales individuales gracias a la nanotecnología, según los trabajos de un equipo científico de la UAM en colaboración con la Universidad Canadiense de Concordia, Montreal.

El hallazgo podría suponer notables avances en la comprensión de la patología y fisiología del cáncer y, consecuentemente, conducir a nuevos métodos de tratamiento y a un diagnóstico precoz.

El equipo ha llevado a cabo diversos estudios utilizando básicamente dos tipos de nanopartículas fluorescentes: Puntos cuánticos (quantum dots) de CdSe de radio 4 nm y nanoesferas de un fluoruro activado con iones de Iterbio (Yb3+ )y Erbio (Er3+), iones responsables de la absorción y emisión de luz.

Ambas nanopartículas tienen en común que convierten radiación infrarroja (muy penetrante en la piel) en radiación visible, mediante distintos mecanismos de interacción con la luz infrarroja de iluminación. El hecho fundamental es que sus espectros luminiscentes son sensibles a pequeños cambios de temperatura en un margen de 20 a 70 ºC.

A 45 ºC, empieza la muerte celular

Los investigadores incubaron ambos tipos de nanopartículas en células cancerígenas correspondientes a la línea celular HeLa, un tipo de células tumorales epiteliales que se encuentran en la práctica totalidad de los laboratorios de investigación en el campo de la biología celular. Después de comprobar que las mencionadas nanopartículas eran internalizadas por las células HeLa, se realizaron tratamientos externos de hipertermia.

Midiendo la luminiscencia de las nanopartículas pudieron deducir las variaciones de temperatura del interior celular. A modo de ejemplo, la figura muestra una célula tumoral sometida a tres temperaturas distintas (medidas mediante la luminiscencia en la zona correspondiente al punto amarillo del interior de la célula) y cómo al alcanzar una temperatura de 45 ºC la membrana celular comienza a fragmentarse conduciendo a la muerte celular.

Los resultados de estas investigaciones se han publicado en las prestigiosas revistas científicas en el campo de la nanociencia, ACSNano y Nano letters. En este estudio han participado los siguientes investigadores: Fiorenzo Vetrone, Rafik Naccache y John Capobianco (Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Concordia); Alicia Zamarrón, Ángeles Juarranz y Francisco Sanz-Rodríguez, (Departamento de Biología de la UAM); Mª del Carmen Iglesias de la Cruz (ahora en el Departamento de Fisiología de la UAM), Laura Martínez Maestro, Emma Martín Rodríguez, Daniel Jaque García y José García Solé (Departamento de Física de Materiales de la UAM).

El equipo de investigación está continuando con este tipo de estudios, en los que ya se han alcanzado precisiones cercanas a la décima de grado, lo que, sin duda, resulta extraordinariamente prometedor a la hora de realizar mapas térmicos celulares de gran calidad y que podrán ser utilizados para obtener, de forma segura y no interactiva, perfiles de temperatura en el complicado mundo intracelular.