Investigadores 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.
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.
El 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.
