Nanovectores multitarea que combinan imagen y tratamiento para el cáncer

Investigadores del Imperial College de Londres y del laboratorio Química de la Materia Condensada de París (CNRS/Collège de France/UPMC) han diseñado y elaborado nanopartículas híbridas de oro y sílice que resultan ser verdaderas «herramientas multiusos» terapéuticas. Probadas en cultivos de células humanas y en ratones, permiten combinar dos modos de tratamiento de los tumores y tres técnicas de imagen. Podrían tener entre otras cosas una mayor capacidad de almacenaje y transporte de medicamentos que los vectores que se encuentran hoy en día en el mercado, por lo que cabe augurar interesantes posibilidades en cancerología. Los resultados se publicaron en la revista PNAS el 4 de febrero de 2015.

Diseñar una herramienta que permita combinar tres técnicas de imagen complementarias (IRM, imágenes por fluorescencia y un tipo de imagen ultrasonora llamada «fotoacústica») y dos tipos de tratamiento (quimioterapia y terapia fototérmica2), y todo ello en una esfera de 150 nanómetros de diámetro: ésta es la hazaña que acaba de realizar un equipo internacional de químicos y especialistas en ingeniería biomédica. Para ello, los investigadores han sintetizado objetos híbridos formados por un casco de sílice nanoporoso que alberga nanopartículas de oro con propiedades excepcionales: los clústeres de oro.

Los clústeres de oro son nanopartículas de tamaño reducido (de menos de 2 nanómetros) que poseen propiedades interesantes (fluorescencia, producción de calor, magnetismo), muy distintas de las del oro macizo o incluso de las de nanopartículas de oro más grandes. No obstante, su falta de estabilidad en medio acuoso (tienen tendencia a agregarse formando partículas más grandes) ha impedido utilizarlas hasta ahora en biología o en medicina. Dejando «reposar» los cascos porosos de sílice con precursores de oro, los investigadores han conseguido formar clústeres de oro en los poros de la cubierta (lo que les confiere estabilidad) y nanopartículas de oro más grandes en la cavidad central.
Esta estructura de «sonajero cuántico» es estable en una solución acuosa, penetra en el corazón de las células sin resultar tóxica, y preserva las propiedades ópticas y magnéticas de los clústeres de oro, a la vez que permite maximizar su capacidad de almacenamiento de medicamentos.$

La incorporación de oro, hidrófobo, en la esfera de sílice ha permitido aumentar de forma muy significativa la capacidad de almacenamiento de doxorubicina, un agente anticarcinógeno a menudo de difícil estabilización en este tipo de matriz porosa. Los investigadores consideran que, en comparación con los vectores que se comercializan hoy en día (de tipo liposoma3), la proporción de moléculas que alcanzan su objetivo pasaría del 5 % al 95 %. A esta capacidad de transporte de medicamentos se suma su potencial en terapias fototérmicas: efectivamente, cuando se activan con un láser infrarrojo, las partículas que contienen clústeres de oro emiten una fluorescencia infrarroja y también suficiente calor como para matar las células tumorales: su temperatura asciende hasta los 51°C, lo que les produce la muerte. En ratones ha permitido reducir la masa tumoral en un 55 % tras un único tratamiento.

Esta producción de calor puede explotarse también en la toma de imágenes: provoca una dilatación transitoria de los clústeres de oro, produciendo ultrasonidos, que se detectan como cuando se realizan ecografías. Por otra parte, la fluorescencia emitida por las partículas estimuladas con el láser atraviesa los tejidos (que no absorben los infrarrojos de esa longitud de onda): puede medirse así de manera no invasiva. Por último, en tamaños inferiores a 2 nanómetros, el oro adquiere propiedades magnéticas. Es posible pues utilizar los sonajeros cuánticos como medios de contraste en imágenes por resonancia magnética (IRM). Estos tres métodos de imagen (imagen por fluorescencia infrarroja, imagen fotoacústica e IRM) permiten observar el tumor de forma complementaria, con muy buenas resoluciones finales tanto espaciales como temporales.

Los científicos ahora se proponen optimizar dichos nanovectores. Les gustaría «funcionalizar» su superficie con marcadores para que reconozcan y se dirijan específicamente a las células tumorales. Por último, esperan conseguir reducir el tamaño de las partículas de oro de la cavidad central para que el vector sea completamente biodegradable.

Artíulo original en la página web del CNRS

Última modificación: 11/03/2015

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