Nanozimas inorgánicas que actúan como agentes terapéuticos y de contraste

Parque Científico y Tecnológico de Gipuzkoa

El grupo de Biomarcadores Moleculares y Funcionales de CIC biomaGUNE ha desarrollado un método de microondas sintético, rápido y rentable para producir nanopartículas de ferrita de manganeso ultrapequeñas que actúan como agentes de contraste multimodales avanzados en resonancia magnética (RM) y tomografía por emisión de positrones (PET). ); también tienen actividad catalítica intracelular gracias a la cual se puede inducir una reducción sin precedentes del crecimiento tumoral, para materiales de este tipo, en un modelo preclínico de cáncer de mama. Los resultados de esta investigación, publicados por la prestigiosa revista Small, demuestran que estas nanopartículas tienen características robustas para aplicaciones nanobiotecnológicas.

Las nanopartículas de ferrita de manganeso ultrapequeñas están compuestas de hierro, manganeso y oxígeno; son partículas de óxido de hierro que miden unos 4 nanómetros y tienen manganeso integrado dentro de su estructura cristalina. Tradicionalmente, este tipo de partículas se producen mediante procesos orgánicos que consumen mucho tiempo y requieren tediosas fases de purificación. En estos casos, su recubrimiento orgánico hacía imposible su uso en ambientes acuosos o biológicos. Sin embargo, al usar un método rápido asistido por microondas en este trabajo, "pudimos demostrar que es posible producir estas nanopartículas solubles en agua que están listas para usar en células y en estudios preclínicos, y que son simultáneamente muy eficientes como agentes de contraste para resonancia magnética y como nanozimas que imitan la catalasa.

En este estudio, el grupo de investigación al que pertenece Carregal ha demostrado “tanto in vitro como en estudios preclínicos de cáncer de mama que estas nanopartículas reducen el peróxido de hidrógeno y aumentan el nivel de oxígeno en el interior de las células tumorales. Estas dos pequeñas moléculas controlan importantes funciones celulares con implicaciones directas en la aparición de enfermedades como la fibrosis pulmonar o el cáncer, por lo que estas nanozimas podrían utilizarse en tratamientos en los que la regulación de estos metabolitos es crucial”, explica Carregal.

Una biblioteca de nanopartículas con varias propiedades magnéticas y catalíticas

Mediante pequeños cambios, este grupo de investigación ha elaborado una biblioteca de 14 partículas con diversas propiedades magnéticas y catalíticas: "Podemos controlar la cantidad de manganeso que introducimos en las partículas sin alterar propiedades como la carga o el tamaño, que son importantes respecto a su bioseguridad y biodistribución dentro del cuerpo. Al ajustar la cantidad de manganeso, podemos hacer que las nanozimas adopten varias propiedades catalíticas y de imagen", dijo el Dr. Carregal. De esa forma, se podría seleccionar la nanozima más adecuada en función de la aplicación elegida.

"El hecho de que la PET se pueda realizar simultáneamente con la RM y el hecho de que las propias partículas demuestren la atenuación del crecimiento tumoral es un avance notable. Esto no se había visto antes. Las partículas normalmente no ejercían un impacto en el crecimiento tumoral por sí mismas. ”, como señaló Carregal. Estas aplicaciones prometedoras están abriendo nuevas vías para el desarrollo de agentes teranósticos más eficientes (agentes que realizan funciones tanto terapéuticas como diagnósticas). “En principio, este es un estudio en una etapa preliminar, demuestra el potencial de estos materiales”, agregó.

El investigador insistió en que "todavía queda mucho camino por recorrer. Aunque hemos dado con un proceso de síntesis más eficiente y menos costoso, y hemos demostrado su impacto en la biología celular, el estudio de los mecanismos de ajuste de los metabolitos y el largo Habría que desarrollar aún más la bioseguridad a largo plazo. El grupo de investigación ha proporcionado una valiosa herramienta en el campo de las nanoenzimas "gracias no solo a su eficacia catalítica, sino también a su uso combinado como agente de contraste multimodal". Sin embargo, aún queda mucho trabajo de investigación por hacer hasta que se pruebe su potencial alcance en aplicaciones que puedan tener un impacto en la sociedad”, concluyó Carregal.