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Dr. Cecil Fox | National Cancer Institute | Wikimedia Commons

Biotecnología

Nanopartículas eléctricas + ultrasonidos = nuevo enfoque anticáncer

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Ya se sabía que la corriente alterna de baja intensidad destruye las células cancerígenas, pero su aplicación también afectaba a las células sanas. Esta investigación ha logrado atacar selectivamente a las células tumorales gracias al uso de sus anticuerpos específicos

  • por Emerging Technology From The Arxiv | traducido por Ana Milutinovic
  • 02 Abril, 2019

Una prometedora forma de atacar las células cancerígenas se basa en aplicar corriente alterna de baja intensidad. Su efecto altera el flujo de iones de calcio y potasio de dentro y fuera de las células, un proceso muy importante que, cuando es interrumpido acaba con su vida. Pero este método tiene un problema: las células sanas son igual de susceptibles a la alteración del canal iónico, por lo que el tratamiento las mata a todas por igual. Así que es necesario encontrar una manera de enfocar el tratamiento para que afecte solo a las células cancerígenas y deje a las sanas intactas.

El investigador del Instituto Italiano de Tecnología Attilio Marino, y el de la Universidad Politécnica de Turín (ambas en Italia) Enrico Almici, junto a otros colegas, han empleado nanopartículas piezoeléctricas que generan corriente dentro del cuerpo cuando se comprimen repetidamente con ultrasonidos. Sus resultados ofrecen las primeras pruebas de que su enfoque podría convertirse en un tratamiento eficaz contra el cáncer.

La técnica es sencilla, en teoría. Los materiales piezoeléctricos generan un voltaje cuando se comprimen (y cambian de forma de manera similar cuando se someten a una tensión). Son ampliamente utilizados en todo tipo de aparatos, desde micrófonos hasta motores.

La idea del equipo consistió en inyectar nanopartículas biocompatibles en el cuerpo y luego bombardearlas con ultrasonidos. Las presiones altas y bajas asociadas al ultrasonido deberían provocar que las nanopartículas generen un voltaje capaz de alterar los canales iónicos para matar las células. El equipo eligió las nanopartículas de titanato de bario, consideradas biocompatibles ya que no contienen plomo.

El equipo también desarrolló un importante mecanismo de focalización. Las nanopartículas debían ser atraídas por las células cancerosas mientras ignoraban a las sanas. Marino y sus colegas lo consiguieron al recubrir las nanopartículas con un polímero plástico cubierto de los anticuerpos específicos que se unen a un receptor asociado con un tipo concreto de célula cancerígena.

En este caso, el equipo se centró en un agresivo tipo de cáncer cerebral llamado glioblastoma multiforme. A diferencia de la mayoría de las células sanas, las membranas de estas células expresan receptores de la transferrina. Así que el equipo cubrió sus nanopartículas con los anticuerpos de la transferrina, que se unen a los receptores de la transferrina. Eso convirtió a las nanopartículas en misiles guiados que se dirigían únicamente a las células cancerígenas.

Las nanopartículas también debían poder atravesar la barrera hematoencefálica, un factor importante en el tratamiento del cáncer cerebral. Para ello solo debían ser lo suficientemente pequeñas, así que el equipo eligió partículas de 300 nanómetros de diámetro, que están dentro del rango de tamaño capaz de pasar a través de la barrera.

Marino y sus colegas probaron su enfoque in vitro, cultivando los tumores cerebrales en el laboratorio y cubriéndolos con una barrera endotelial que actuaba como la barrera hematoencefálica. Luego, los investigadores evaluaron cómo las nanopartículas penetraron esta barrera. Por último, bombardearon las muestras con ultrasonidos y administraron un medicamento de quimioterapia estándar llamado temozolomida.

Los resultados: el equipo afirma que las nanopartículas pueden penetrar las células cancerosas con relativa facilidad. Y cuando están dentro de las células cancerígenas y se bombardean con el ultrasonido, las nanopartículas aumentan significativamente la eficacia de la temozolomida.

La combinación de métodos químicos y electrofísicos revela un buen potencial para mejorar el tratamiento del cáncer cerebral. "La estimulación piezoeléctrica crónica, en combinación sinérgica con una concentración subatóxica de la temozolomida, provocó una mayor sensibilidad al tratamiento de quimioterapia y extraordinarios efectos anticancerígenos", afirma la investigación.

Sin embargo, el enfoque aún tiene varios retos que superar antes de poder considerarse como un tratamiento posible. El modelo de Marino y sus compañeros es mucho más simple que las condiciones reales que se dan dentro del cuerpo. El equipo planea probar modelos más complejos y analizar la eficacia del tratamiento in vivo. También planean estudiar otras nanopartículas con tamaños y formas que permitan un mejor control sobre los efectos piezoeléctricos.

En concreto, el enfoque actual tiene potencial para luchar contra tumores microscópicos residuales, que son la principal causa de recurrencia de la enfermedad tras la cirugía. Puede haya un largo camino por recorrer, pero este tipo de nanomedicina está empezando a resultar prometedora.

Ref: arxiv.org/abs/1812.08248Piezoelectric Barium Titanate Nanostimulators for the Treatment of Glioblastoma Multiforme

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