lunes, 4 de febrero de 2013

Investigación en la Universidad de Zaragoza



logo icmaInvestigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA), centro mixto de investigación Universidad de Zaragoza-CSIC, han descubierto oro magnético en partículas nanométricas. Este hallazgo, recientemente publicado en la revista Physical Review Letters, podría resultar muy útil en el futuro como agente antitumoral por calentamiento local o en liberación de medicamentos. Además, abre nuevas perspectivas en la comprensión de los fenómenos cuánticos que dominan el comportamiento de pequeños aglomerados de unas decenas o cientos de átomos metálicos y que solo se manifiestan a temperaturas extremadamente bajas, próximas al cero absoluto (273,15 grados bajo cero).
 
Dicho efecto se había visto anteriormente en partículas de oro recubiertas con tioles (moléculas que contienen azufre), pero el fenómeno resultaba dudoso ya que la señal magnética era tan pequeña que podía confundirse como procedente de la presencia de otros elementos magnéticos, como el hierro, omnipresente en el entorno. La novedad del reciente descubrimiento radica en que para la detección de la señal magnética se ha utilizado la técnica de dicroísmo magnético de rayos X, que permite seleccionar al elemento que se desea estudiar, en este caso el oro y, por tanto, excluir cualquier otra interpretación. El experimento se ha realizado en el sincrotrón europeo ESRF, localizado en Grenoble, Francia, ya que se trata de un trabajo de colaboración internacional entre grupos españoles, como el ICMA e INA, franceses y alemanes.
Por otro lado, las partículas de oro se han obtenido mediante un original método bioquímico. Este método se basa en la utilización de la membrana de un tipo de organismo unicelular (archaea) Sulfolobus acidocaldarious, como plantilla sobre la que se nuclean partículas de aproximadamente 2.6 nanómetros de diámetro, formadas por apenas unos cientos de átomos de oro. La señal magnética de estas partículas, observada sólo a dos grados por encima del cero absoluto, y bajo la acción de un fortísimo campo magnético de 17 Tesla, es veinticinco veces superior a la observada en anteriores experimentos, y cierra la cuestión sobre la autenticidad del fenómeno, ya que queda probado fehacientemente que el oro puede ser magnético.
 
El archaea Sulfolobus acidocaldarius habita en medio ácido integrado en el ciclo del azufre. Por esta razón la membrana de Sulfolobus acidocaldarius tiene un alto contenido en átomos de azufre en su superficie, que al enlazarse con los átomos de oro de la superficie de las partículas, intercambian carga eléctrica (electrones) con ellos y generan una pequeña descompensación en el número de electrones localizados en los átomos de oro. Cada electrón es un pequeño imán cuántico, y su descompensación resulta en la señal magnética observada experimentalmente por el equipo del ICMA.
Sorprendentemente, la respuesta magnética no cesa de aumentar al enfriar la muestra a temperaturas aún más cercanas al cero absoluto (a tan solo 12 milésimas de grado por encima del cero absoluto). Este resultado, obtenido en los laboratorios de física de bajas temperaturas del ICMA, ha generado nuevas cuestiones sobre la naturaleza del mecanismo que da lugar a la respuesta magnética colectiva de los átomos de oro en partículas de tamaño nanométrico.
 
 
 

Instituto de Nanociencia de AragónEl Instituto de Nanociencia de Aragón (INA) de la Universidad de Zaragoza surgidas del campus aragonés, participarán en el junto a Nanoimmunotech y Nanoscale Biomagnetics, dos empresas spin-off proyecto HelloKit, que propone el desarrollo de una innovadora herramienta basada en la técnica de liberación controlada de fármacos por calentamiento inductivo para el desarrollo de nuevas terapias oncológicas y de otros tipos.
Esta técnica combina nanopartículas, nanogeles, anticuerpos, campo magnético y calor en búsqueda de un suministro de fármacos más eficiente, con menor toxicidad para el cuerpo y una mejor calidad de vida. La física, la electrónica, la biología molecular y la nanotecnología se complementarán en este clúster, cuyo objetivo final es poner a disposición de las compañías farmacéuticas, biotecnológicas o grupos académicos un producto que acelere y facilite las pruebas experimentales de nuevos tratamientos clínicos basados en la técnica liberación controlada de fármacos por calentamiento inductivo.
 
Liberación controlada de fármacos
 
Durante las últimas décadas, uno de los grandes focos de desarrollo y mejora de las terapias oncológicas es la técnica llamada controlled drug release (liberación controlada de fármacos). Este método consiste en suministrar el fármaco al paciente en un estado inactivo (por ejemplo, encapsulado, o unido a otra molécula o cuerpo que lo retenga), y liberarlo en un momento deseado de manera controlada en la zona de interés del tratamiento. Las técnicas de drug release son múltiples, y todas ellas buscan esencialmente aumentar la concentración del fármaco en la zona que se desea tratar (en el caso de un cáncer, el tumor o las células cancerosas dispersas en el cuerpo), pero a la vez reducir la concentración en los tejidos sanos. Cuando este objetivo se logra, es esperable una efectividad terapéutica mucho más alta, y a la vez la reducción de los efectos secundarios del tratamiento, que en el caso de la medicación oncológica, como es conocido, son importantes y afectan muy negativamente la calidad de vida del paciente durante todo el período del tratamiento.
 
Aprovechando el calentamiento inductivo
 
HelloKit se concentra sobre una nueva y prometedora estrategia de drug release, que aprovecha los avances en la nanomedicina relacionados con las nanopartículas magnéticas: la liberación controlada por calentamiento inductivo. En esta aproximación al problema del suministro de fármacos, la molécula activa se introduce al organismo unida a un sistema químico más grande, en particular una nanopartícula magnética. Esta nanopartícula, además, puede estar unida simultáneamente a uno o más anticuerpos que ayuden a la identificación del objetivo (por el conocido mecanismo antígeno-anticuerpo que ha ayudado a mejorar dramáticamente el rendimiento de muchos fármacos en el pasado) o estar integrada en un nanogel, por nombrar dos ejemplos.
La característica que define al sistema de liberación controlada de fármacos por calentamiento inductivo es que en la presencia de un campo magnético variable de ciertas características, la nanopartícula magnética es capaz de acoplarse al campo magnético, tomando su energía, que transforma en calor. Como en una placa de inducción doméstica, el campo magnético que no tiene efectos directos sobre el paciente(del mismo modo en que el campo de la placa no afecta al cocinero), sí que tiene la capacidad de calentar puntualmente la nanopartícula dentro del organismo sin afectar al tejido orgánico. Una vez generado, este calor rompe los enlaces que la unen la nanopartícula con el fármaco, liberándolo en el torrente sanguíneo o donde sea que el sistema se hubiere posado anteriormente.

No hay comentarios:

Publicar un comentario