Redacción./ La terapia de hipertermia magnética, utilizada para hacer frente a células cancerosas, puede ser más eficaz que en la actualidad, si se emplean nanopartículas pre-organizadas de forma estratégica insertadas en otros nano-objetos de mayor tamaño, evitando de ese modo que se agrupen libremente. Éste es uno de los hallazgos obtenidos, a nivel de laboratorio, por el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad de Zaragoza (UZ), y que acaba de ser publicado por la revista científica ACS Nano.
Por un lado, el estudio muestra el papel negativo que juega la aglomeración descontrolada de nanopartículas magnéticas en su capacidad de calentamiento y, por otro lado, propone como solución el uso de un nuevo tipo de nano-objeto, en el que las nanopartículas quedan fijadas en otros materiales, como polímero o sílice, y demuestra su eficiencia.
La terapia de hipertermia, que consiste en conseguir el debilitamiento o la muerte de células cancerosas mediante la aplicación de calor, es considerada actualmente como el cuarto tratamiento más importante contra el cáncer. En particular, la hipertermia magnética es una terapia localizada que emplea el calorgenerado por nanopartículas magnéticas al ser expuestas a un campo magnético alterno inocuo para el cuerpo humano. Esta terapia, aprobada en 2011 por la Unión Europea en el hospital Charité de Berlín, se consigue mediante la inyección de una dispersión acuosa de nanopartículas directamente en el tumor y, en la actualidad, se lleva a cabo en dicho centro combinada con radioterapia y/o quimioterapia.
El calor generado por las nanopartículas depende de la eficiencia de cada tipo de nanopartícula en absorber energía del campo magnético alterno y liberarla en forma de calor. Este calor se mide previamente en el laboratorio, generalmente cuando las nanopartículas están bien dispersas en líquido, lejos unas de otras. Sin embargo, tras la inyección, las células tienden a captar las nanopartículas y confinarlas en vesículas, en las que las nanopartículas se encuentran muy aglomeradas.
“Si la comunidad científica se ha centrado durante los últimos años en la mejora continua de la capacidad de calentamiento de las nanopartículas magnéticas individuales, no ha prestado demasiada atención al efecto de la agregación o agrupamiento de dichas nanopartículas. La proximidad implica necesariamente una interacción magnética, lo que puede modificar la capacidad de calentamiento de forma importante y totalmente impredecible si las nanopartículas son libres de agruparse de maneras muy diversas”, explica Eva Natividad, investigadora del ICMA.
El estudio recientemente publicado muestra y cuantifica el efecto de dichas interacciones a través de la determinación de la capacidad de calentamiento de varias disposiciones de las mismas nanopartículas magnéticas. Para ello, ha sido fundamental contar con el equipo de medida de calor previamente desarrollado en el ICMA y único en el mundo, que permite una determinación muy precisa en un rango amplio de temperaturas.
Tomando como referencia la capacidad de calentamiento de nanopartículas dispersas en líquido, los resultados muestran una pérdida de hasta el 84% del rendimiento cuando las nanopartículas se agregan en agrupaciones 3D similares a las observadas en vesículas de células. Esta relevante conclusión pone de manifiesto la importancia de las interacciones magnéticas en la eficiencia, y explicaría las divergencias que existen entre la caracterización previa de las nanopartículas magnéticas y el comportamiento real in vivo.
Este estudio aborda además el reto de paliar dicho efecto controlando la agregación de la nanopartículas magnéticas y, por tanto, su interacción. Para ello, los investigadores han diseñado dos tipos de nano-objetos: i) nano-bolas de PLGA (polímero biocompatible), en cuya superficie quedan ancladas las nanopartículas (agrupaciones 2D); y ii) nano-orugas de sílice, que contienen cadenas de nanopartículas en su interior (agrupaciones 1D). “De esta manera se evita que las nanopartículas puedan organizarse libremente,puesto que se encuentran pre-organizadas” apunta Eva Natividad. El estudio muestra que ambos tipos de nano-objetos mantienen una capacidad de calentamiento elevada, reduciendo de forma importante la pérdida de rendimiento debida a la formación de agregados 3D.
Los resultados alcanzados llevan a plantear un cambio en el tipo de nano-objeto que sería adecuado emplear en hipertermia magnética, ya que con una optimización racional del nano-objeto se podría incluso superar la eficiencia de las partículas libres.