Salud    Biotecnología

Nanocubos magnéticos para destruir células cancerosas

Investigadores estudian cómo destruir células cancerosas con nanopartículas que se unen a las mitocondrias de las células y rotan por efecto de un campo magnético

30 ABR. 2020
5 minutos
A la izquierda, imagen de nanocubos. A la derecha, imagen de células cancerosas en un cultivo.
A la izquierda, imagen de nanocubos. A la derecha, imagen de células cancerosas en un cultivo. / M. Chen, J. Wu, G.R. Plaza, Y. Cheng

Un equipo internacional, en el que participa la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), están trabajando con la posibilidad de destruir células cancerosas utilizando nanopartículas que se unen a las mitocondrias de las células y rotan por efecto de un campo magnético, explican fuentes de la UPM.

Por el momento, este trabajo de investigación, publicado en la revista Small y liderado por la Universidad de Tongji en Shanghai, se ha demostrado in vitro que es posible emplear nanopartículas cúbicas capaces de unirse a las mitocondrias de células cancerosas y destruirlas gracias a las fuerzas inducidas por un campo magnético. 

En los últimos años, la investigación y desarrollo de tecnología basada en el empleo de nanopartículas en el campo biomédico está en auge debido al gran abanico de potenciales aplicaciones que van desde la obtención de imágenes médicas hasta el uso de las nanopartículas para eliminar tumores.

En el caso de la eliminación de tumores, una primera aproximación consiste en producir una elevación de la temperatura (hipertermia) para dar lugar a la muerte de las células cancerosas. Este efecto puede conseguirse con nanopartículas magnéticas y campos magnéticos variables de alta frecuencia. Además, también se ha estudiado la posibilidad de utilizar nanopartículas magnéticas y campos magnéticos de dirección variable con frecuencias bajas, que puedan producir fuerzas sobre las partículas. Es esta última aproximación la que se ha explorado en este nuevo estudio.

En el trabajo publicado en la revista Small, un equipo internacional en el que ha participado Gustavo Plaza, del Centro de Tecnología Biomédica de la UPM, se han sintetizado nanopartículas en forma de cubo, con un lado de aproximadamente 20 nanómetros. Estas nanopartículas contienen átomos de zinc, hierro y oxígeno, lo que les hace responder a campos magnéticos. Por aplicación de uno de estos campos, las nanopartículas tienden a agregarse y si el campo magnético tiene una orientación que rota a lo largo del tiempo el grupo de nanopartículas también tiende a rotar.

Ese efecto es el que se ha empleado en este estudio para dañar las membranas de mitocondrias. Además, la superficie de estas nanopartículas está recubierta con el grupo químico trifenilfosfonio, que favorece que tras ser internalizadas por las células las nanopartículas se unan a las mitocondrias.

Así, los investigadores han comprobado que, en cultivos de células cancerosas, las células internalizan las nanopartículas y que, una vez dentro, las nanopartículas tienden a agruparse unidas a las mitocondrias. En esa situación, la aplicación de un campo magnético rotatorio da lugar a la permeabilización de las membranas de las mitocondrias y así se puede desencadenar el proceso de apoptosis, que produce la muerte celular.

“Hemos identificado las sucesivas etapas que permiten el paso de las nanopartículas desde el medio extracelular hasta la superficie de las mitocondrias”, explica Gustavo Plaza. “Esta aportación es 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”.

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 e investigadores y de promoción de desarrollo conjunto de actividades de investigación. La colaboración entre ambas universidades se ha mantenido, de forma fructífera, desde el inicio del siglo XXI.