El estudio describe el efecto citotóxico y selectivo, es decir que tiene mayor actividad frente a células tumorales que no tumorales, del nuevo compuesto que fue probado en modelos bidimensionales y tridimensionales de cáncer de mama triple negativo, uno de los tres tipos de cáncer de mama, que se caracteriza por ser el más agresivo y metastásico –con mayor capacidad de replicación–, y para el que actualmente no existen terapias efectivas. “Representa del 15 al 20 por ciento de los casos de cáncer de mama y afecta generalmente a las mujeres más jóvenes, menores de 40 años. Por esto, tanto en el grupo de la profesora María Contel en Estados Unidos como el nuestro estamos abocados al diseño de nuevas drogas que mejoren los tratamientos quimioterapéuticos actuales para este tipo de tumor que tienen muchos efectos adversos”, comenta León.

En el marco de una estadía de trabajo que realizó gracias a una beca cofinanciada por el CONICET y el Departamento de Estado norteamericano a través de la Comisión Fulbright, una iniciativa de intercambio educativo y cultural de altísimo prestigio y reconocimiento mundial –funciona en 155 países–, León viajó a Estados Unidos con el objetivo de realizar ensayos con diversos compuestos diseñados en el CEQUINOR y en el grupo local sobre modelos de distintos tipos de tumores. “Para este trabajo utilizamos algunos compuestos basados en cisplatino y oxaliplatino, dos drogas que ya se usan en la actualidad para el tratamiento de varios tumores, a los que se le adicionó un compuesto de oro para formar tres nuevos compuestos. Con estos, hicimos pruebas sobre líneas y modelos celulares tumorales y no tumorales de mama, ovario, riñón, vejiga y pulmón, para ver qué tan selectivos eran”, cuenta.

Según el experto, uno de los compuestos conseguidos demostró ser el más selectivo y activo, por lo que fue seleccionado para explorar su acción en modelos tridimensionales de tumores, parte de la experticia con la que cuentan en el laboratorio del CEQUINOR: “Estos modelos 3D son el paso previo a las pruebas en modelos in vivo, la última fase preclínica en pruebas de drogas antitumorales. Son muy útiles porque simulan o mimetizan mucho mejor las condiciones reales de un tumor”, explica.

Un aspecto promisorio del hallazgo es que el compuesto mostró una actividad antitumoral muy interesante en una concentración baja. “Esto es importante porque al usar menores concentraciones de drogas, en general, los efectos adversos que puedan acarrear también disminuyen”, apunta León. Por otra parte, el experto destaca las posibilidades que la interacción con el grupo de investigación norteamericano abre para su laboratorio en el CEQUINOR: “Trabajar con estos compuestos bimetálicos de oro y platino es muy costoso, por lo que el vínculo con los colegas de Estados Unidos se constituye en un valor agregado muy importante para nosotros. Además, se nos abre un nuevo campo a indagar que tiene que ver con esta idea de agregar nuevos metales a los compuestos monometálicos, es decir de un solo metal, con los que ya trabajamos, para así incrementar su actividad y selectividad”, detalla para finalizar, expresando su entusiasmo con la posibilidad de probar la efectividad del nuevo compuesto logrado en modelos in vivo de cáncer de mama triple negativo.

Referencia

López-Hernández JE, Nayeem N, Cerón-Carrasco JP, Ahad A, Hafeez A, León IE, et al. Platinum (IV)–Gold(I) Agents with Promising Anticancer Activity: Selected Studies in 2D and 3D Triple-Negative Breast Cancer Models. Chemistry[Internet].2023[citado 2 nov 2023];29(59): e202302045. https://doi.org/10.1002/chem.202302045

2 noviembre 2023| Fuente:  DICYT| Tomado de Noticias Ciencias Sociales

Ahora, un equipo multidisciplinar formado por investigadores de la Universitat Rovira i Virgili, la Universidad de Grenoble (Francia), la Universidad de Saarland (Alemania) y la Universidad RMIT (Australia) han descubierto que la deformación mecánica de bacterias es un mecanismo de toxicidad que permite matar bacterias con nanopartículas de oro. Los resultados de esta investigación se encuentran  publicados en la revista científica Advanced Materials y suponen un paso adelante a la hora de comprender los efectos antibacterianos de las nanopartículas para tratar de encontrar nuevos materiales con propiedades bactericidas.

Desde la época del antiguo Egipto, el uso del oro se ha ido extendiendo a lo largo de las diferentes etapas de la historia para múltiples aplicaciones médicas, y más recientemente como elemento para diagnosticar y tratar enfermedades como el cáncer. Esto se debe a que el oro es un material químicamente inerte, es decir, que no reacciona ni apenas se altera al entrar en contacto con algún organismo. Entre la comunidad científica las nanopartículas de oro son conocidas por su capacidad de visualización de tumores y también en nano medicina.

Esta nueva investigación muestra que estas nanopartículas químicamente inertes no son inofensivas para las bacterias y pueden destruirlas gracias a un mecanismo físico que deforma su pared celular. Para demostrarlo, los investigadores han sintetizado en el laboratorio nanopartículas de oro con forma casi esférica y otras en forma de estrellas, pero todas uniformes de tamaño: unos 100 nanómetros (unas 8 veces más pequeñas que el diámetro de un cabello). El grupo investigador analizó cómo estas partículas interaccionan con bacterias vivas.

«Observamos que las bacterias se deforman como si se aspirara el aire del interior de un balón, y acaban muriendo ante la presencia de estas nanopartículas», explica Vladimir Baulin, investigador del Departamento de Ingeniería Química de la URV. Los investigadores apuntan a que la muerte bacteriana parecía haberse producido tras una fuga masiva, «como si la pared celular de las bacterias hubiera explotado de forma espontánea», detalla el investigador.

Los científicos propusieron un mecanismo físico que explicara el motivo de esta destrucción bacteriana. Para ello, se basaron en una simulación numérica y analizaron cómo una capa homogénea de nanopartículas individuales puede aplicar una tensión mecánica tan importante a la pared celular de bacterias que termina por romperla debido a una acción que se asemejaría a un estiramiento, como un globo inflado que es aspirado desde diferentes puntos hasta que acaba explotando.

Para confirmar esta hipótesis, los investigadores fabricaron un modelo artificial de membrana celular bacteriana, y evaluaron cuál era su respuesta cuando entraba en contacto con las mismas nanopartículas de oro de 100 nm. «Observamos que el modelo se autocontrajo de forma espontánea hasta que colapsó completamente, y esto validó la hipótesis de que se debió a un estiramiento mecánico aplicado por las nanopartículas en la membrana celular de las bacterias», apunta Baulin.

Este descubrimiento, que se ha comprobado tanto en el modelo bacteriano desarrollado en laboratorio como en el sistema bacteriano real, sugiere que se puede aplicar el mismo mecanismo a una amplia gama de nanopartículas. El resultado de este trabajo puede proporcionar nuevas guías utilizar materiales antibacterianos universales basados en principios físicos.

 enero 01/2021 (Dicyt)

Los científicos del Laboratorio Interdisciplinario de Metabolómica de la Universidad Rovira i Virgili (URV) son especialistas en espectrometría de masas de imagen asistida por láser, una técnica que permite identificar sustancias y crear ‘mapas químicos y moleculares’ de diferentes superficies.

Es decir, pueden conocer los compuestos orgánicos de las muestras y dónde están localizados.

Esta superficie de nanopilares de silicio negro recubiertos de oro permite detectar los compuestos con los que una persona ha estado en contacto recientemente

Ahora han aplicado esta misma técnica sobre una nueva superficie formada por pilares de silicio negro de tamaño nanométrico cubiertos por una fina capa de partículas de oro. En esta superficie se pueden imprimir y analizar huellas dactilares humanas, así como diversos tejidos animales o vegetales. Los detalles se publican en la revista ACS Nano.

En el caso de la huella, basta con estampar el dedo sobre la superficie, del mismo modo que en el momento de hacerse los documentos de identidad. De esta manera, las moléculas de la piel del dedo quedan adheridas a la superficie nanoestructurada y después se puede determinar el mapa molecular de la huella dactilar, sin ningún tratamiento posterior de la muestra.

De esta forma se han podido identificar, por ejemplo, las ceras de la piel, el ácido láctico que segregan las glándulas dérmicas, algunas moléculas alrededor de las glándulas del sudor, etc. Además de conocer si una molécula determinada está en el lugar de un tejido, con esta técnica se podrían detectar compuestos que la persona haya tocado previamente.

Una de las ventajas de esta superficie es que se puede modificar mediante enlaces de las partículas de oro con otras moléculas para hacer que sea selectiva solo a un compuesto concreto que interese. Otra de las características importantes es que para producir estas superficies no se utilizan productos químicos peligrosos ni solventes orgánicos. Además, son muy estables en el tiempo, no se degradan y las muestras se pueden guardar sin problemas.

Diferentes aplicaciones para diferentes industrias

La nueva técnica puede tener utilidad en diversos campos. En medicina legal y forense, por ejemplo, se puede aplicar al control de drogas. Una huella dactilar no se puede adulterar ni manipular, por tanto, en el momento en que alguien la deja marcada sobre la nanosuperficie, los compuestos químicos detectados encima están directamente relacionados con su identidad y la muestra puede conservarse mucho tiempo sin que sufra modificaciones.

En medicina forense esta técnica se puede aplicar al control de drogas, y en la industria farmacéutica para conocer si el compuesto de un medicamento llega al tejido adecuado.

Por su parte, la industria farmacéutica y las investigaciones clínicas también podrían emplear este sistema para conocer si un determinado compuesto presente en un medicamento ha llegado al tejido deseado, del que se puede tomar una muestra para analizar.

Además, ciertos medicamentos y drogas excretan por el sudor cuando se metabolizan y se podrían detectar con una huella dactilar. Asimismo, algunas enfermedades se pueden diagnosticar por las sustancias que expulsamos a través del sudor como, por ejemplo, la concentración de glucosa.

La medida del azúcar en sangre se utiliza habitualmente para diagnosticar la diabetes. De hecho, el laboratorio de la URV forma parte del Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERDEM).

En cuanto a la industria cosmética, el uso de esta nanosuperficie permitiría conocer, por ejemplo, qué residuos dejan los productos cosméticos en la piel: cuáles quedan en la superficie y cuáles se absorben.

agosto 13/2020 (SINC)

Referencia:

Iakab S.A., Ràfols P., Tajes M., Correig-Blanchar X., and María García-Altares M.:Assisted Gold Nanoparticle Black Silicon Substrates for Mass Spectrometry Imaging Applications. ACS Nano 2020, 14, 6, 6785–6794.  Mayo 2020.

En el marco de los proyectos financiados  por el Instituto de Salud Carlos III para abordar la crisis debida a la pandemia de COVID-19, el Instituto IMDEA Nanociencia  de la Comunidad de Madrid ha recibido una ayuda de 340 000 euros para desarrollar un nuevo test que permita detectar secuencias específicas del ARN del coronavirus, de forma sencilla y sin necesitar tantos recursos como otros métodos de diagnóstico.

Cuando el ARN del coronavirus se une al ADN que llevan las nanopartículas de oro, se precipitan al fondo del vial y el color rojizo del líquido se torna transparente.

Como sensor del patógeno, la técnica emplea nanopartículas de oro donde van ancladas cadenas de ADN, capaces de detectar la secuencia específica del gen RdRP presente en el virus SARS-CoV-2, así como el gen E común a todos los coronavirus.

El test incluye un vial con una disolución acuosa de color rojizo por la presencia de las diminutas partículas de oro. Cuando se incorpora el ARN del coronavirus, estas nanopartículas funcionalizadas con ADN se agregan y precipitan al fondo, produciendo una disminución clara del color de la disolución. Esto se puede apreciar a simple vista.

Según explica el investigador Álvaro Somoza, responsable del equipo: «Las cadenas de ADN de las nanopartículas están plegadas en forma de horquilla y tienen un grupo hidrofóbico (colesterol) en el extremo. En esta disposición la estructura es soluble en agua.

Pero en presencia del ARN vírico, el ADN de la nanopartícula se une a él, a la secuencia del virus,  aclara el experto, la horquilla se abre y el colesterol se expone al medio, dando lugar a una estructura insoluble en agua y provocando la precipitación de las nanopartículas. Por este motivo la disolución se vuelve incolora.

De momento los investigadores no han utilizado muestras reales del coronavirus, si no modelos y secuencias análogas al ARN del patógeno, incluyendo una copia sintética del gen RdRP. Cuando los prototipos estén listos, científicos del Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) los probarán con secuencias procedentes de virus reales, primero atenuados y luego usando directamente muestras de pacientes infectados.

La idea es implementar la técnica en tres sistemas de amplificación o diagnóstico a la vez para ir reduciendo el uso de equipos, el personal altamente especializado y los reactivos que se requieran de la forma más rápida posible.

«Estamos reorientando una parte importante de las capacidades multidisciplinares del Instituto IMDEA Nanociencia para lograr un test eficiente y simple de usar», destaca su director

Por una parte se aplicará en la más sencilla reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (RT-PCR), una variante de la PCR empleada en biología molecular para generar una gran cantidad de copias de material genético, un proceso conocido como amplificación.

De esta forma no hace falta usar la llamada qRT-PCR, el marcaje con compuestos fluorescentes que, aunque ofrece beneficios como la detección simultánea de muchos blancos en cada muestra, requiere una costosa optimización y el diseño de una sonda específica.

Por otro lado, el método también se implementará en la amplificación isotérmica, sin usar PCR y que solo necesita pequeñas unidades multiusos de laboratorio llamadas termobloques, y en la amplificación no enzimática, donde no se utilizan enzimas y la preparación de muestra es mínima.

Uso en hospitales y centros de salud

Según sus promotores, la implantación de esta técnica será rápida y sencilla en los procedimientos actuales de diagnóstico, pudiéndose emplear en hospitales y centros de salud. El cambio de color en los viales lo puede observar cualquier profesional en pocas horas.

El centro de investigación ya está en disposición de preparar nanopartículas, oligonucleótidos como el ADN (con una secuencia idéntica a la del ARN del virus pero preparada en ADN porque la interacción es más fuerte y la respuesta mejor) y tiras de nitrocelulosa a una escala pequeña.

Se podrían producir 5 000 sensores a la semana con procesos escalables.

Para hacerlo en cantidades mayores, necesitarían más recursos y equipos, pero IMDEA Nanociencia podría producir unos 5 000 sensores a la semana mediante procesos escalables industrialmente.

Según su director e investigador principal de todo el proyecto, Rodolfo Miranda, esperamos poder contribuir en la lucha contra esta pandemia, reorientando una parte importante de las capacidades multidisciplinares del instituto para lograr un test eficiente y simple de usar.

Los diversos test para identificar el nuevo coronavirus, sean rápidos o mediante PCR,  se han convertido en una medida esencial para conocer el alcance de esta crisis sanitaria y luchar contra ella. Identificar a las personas portadoras, con o sin síntomas, permite aislarlas y evitar la expansión de la epidemia.

Los expertos consideran necesario evaluar a un gran porcentaje de la población y repetir estos estudios durante semanas, ya que el virus puede ser trasmitido entre personas desde varios días antes de que aparezcan los primeros síntomas (en el caso de que aparezcan) hasta más de tres semanas desde el momento del contagio.

mayo 09/2020 (SINC)

Los científicos  Bakht Mohamadreza y Mahdi Sadeghi de la Universidad islámica Azad de Irány  los académicos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Talca (Chile), Claudio Tenreiro y Mauricio Arenas.

Realizan una  investigaciones que  consiste en la producción de nanopartículas emisoras de partículas beta (electrones), las cuales logran eliminar un tumor desde su centro.

El profesor Claudio Tenreiro, decano de la Facultad de Ingeniería, explicó que la técnica consiste específicamente en detectar y generar las nanopartículas para utilizarlas en el tratamiento de esa enfermedad. Se utiliza oro y un elemento químico llamado praseodimio, entre otros, los cuales pueden ser transformados en lo que se denomina emisores beta puros.

Este elemento es posible activarlo, para generar el emisor beta, y se inserta en el tumor, neutralizando las células nocivas desde adentro, logrando que el daño de los tejidos sea mucho más localizado, dado lo limitado del rango del movimiento del electrón en un medio.

“Los tratamientos convencionales utilizan técnicas que producen daño colateral, ya que concentran la radiación en el tumor, pero para ello se deben atravesar zonas de tejido sano. Pero la idea de las nanopartículas  es que uno las coloca en el tumor propiamente tal y ésta interactúa solo con la zona vecina donde es emitida, matando solamente el tejido que la rodea”, explicó Tenreiro.

Agregó que inicialmente se creyó que la terapia podía ayudar especialmente en aquellos casos donde no se pudiera operar, como cánceres en ciertas zonas del cerebro, ya que se usa un sistema denominado “nanobraquiterapia”, que inserta pequeñas “agujas” para el tratamiento, por ejemplo, de Iridio.

El trabajo de investigación de los profesores Tenreiro y Arenas, está en la primera fase de la terapia, que es la creación de estas nanopartículas y su activación, para que posteriormente un equipo de especialistas médicos las inserten en el tumor de un paciente.

“Llevamos un tiempo produciendo las nanopartículas. Lo primero es la técnica para generar aquellos materiales que puedan ser transformados en emisores beta puro (electrones).

Las técnicas tradicionales utilizan rayos gamma que atraviesan muchos tejidos, depositando energía en la medida que los traspasan, similar a lo que ocurre con un rayo X, o con partículas de alta energía. Mientras que en los emisores beta, el daño es mucho menor y el proceso ocurre en un tiempo determinado, matando a las células cancerígenas. Luego de la emisión del beta, el elemento queda estable y es desechado a través del metabolismo normal”, sostuvo el profesor Tenreiro.

El profesor Mauricio Arenas de la carrera de Ingeniería en Bioinformática está trabajando en la evaluación de la forma de las nanopartículas, a través de microscopía electrónica. “De esta manera se puede estandarizar el protocolo de producción de éstas”, explicó Arenas.

Además, actualmente están desarrollando técnicas para la sintetización de estas unidades de manera biológica a través de microorganismos.

Uno de los aspectos importantes es que la vida media del elemento que se utiliza en la zona con cáncer debe ser corta, para que la radioactividad no quede circundando en la persona por mucho tiempo, y que solo tenga el efecto requerido y luego se transforme en un isotopo estable.

Entre los compuestos que se están estudiando está el praseodimio, el que de acuerdo al académico “tiene bastante futuro en el tratamiento de cáncer ya que hay un conjunto de tipos de cáncer en los que éstos tienen un efecto importante”.

En este caso, el isotopo radiactivo tiene una vida útil de 19 horas, lo que permite que actúe sobre el tumor y luego se acabe el efecto en pocas horas, dependiendo del momento de aplicación, saliendo desde el tumor como una partícula estable que no daña al resto de los tejidos.

Otro de los materiales con los que se ha trabajado es el oro, ya que de acuerdo a los estudios, se pueden controlar adecuadamente los tamaños de las nanopartículas y eso es relevante si se requiere, por ejemplo, la retención de éstas en la pared celular del tumor.

Además, con este compuesto se pueden utilizar dos técnicas de manera simultánea, que el equipo de científicos está estudiando: la definida anteriormente y la termoterapia que consiste en insertar la nanopartícula, y luego con radiofrecuencia calentarla para lograr que a una temperatura superior a los 42 grados muera la célula dañina donde se insertó el oro.

“La idea es que si el tumor se detecta de manera temprana, se elimine con estas terapias y se saca, manteniendo un control de éste, impidiendo el crecimiento y la diseminación de las células cancerígenas”, precisó Tenreiro.

noviembre 21/ 2014  (DS)