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Desarrollan nanopartículas que podrían usarse en el tratamiento del cáncer

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En medicina, el término hipertermia se refiere a la elevación de la temperatura corporal, inducida artificialmente, a partir de fuentes como el ultrasonido o la radiación electromagnética. Una de sus aplicaciones es en el área oncológica para disminuir el volumen tumoral y con esto reducir la dosis de fármacos utilizados en el tratamiento del cáncer.

Entre los retos de la hipertermia para uso médico está lograr que su efecto sea localizado, porque inducir la elevación de temperatura puede generar efectos secundarios graves o llevar a las células sanas a morir.

Arturo Vera Hernández, investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Sección de Bioelectrónica, del Cinvestav, formó parte de un estudio en el cual se sintetizaron, caracterizaron y evaluaron nanopartículas magnéticas de ferrita de cobalto, con miras a emplearlas en procesos de hipertermia dirigidos a combatir el cáncer.

Como parte de la investigación publicada en la revista Molecules, se logró que el diseño, la composición y las características físicas de estas nanopartículas fueran las adecuadas para que al ser expuestas a radiación electromagnética elevaran la temperatura de forma eficiente y localizada.

Otra de las ventajas de las nanopartículas analizadas es que aprovechan tanto el campo eléctrico como el magnético de la radiación aplicada, resultando mayor elevación de temperatura y eficiencia energética, en comparación a cuando no son empleadas.

Además, los datos obtenidos señalan que las células cancerosas mueren de forma exitosa al usar estas nanopartículas, lo cual las convierte en una opción factible para tratar tumores cancerígenos, incluyendo los de tipo triple negativo, que solo responden a la quimioterapia; aunque todavía faltan estudios antes de llevarlas a la clínica.

El siguiente paso sería probar, bajo un proceso de hipertermia, a las nanopartículas en cultivos tridimensionales de células cancerosas, en modelos animales y finalmente en humanos, mencionó Vera Hernández.

Este trabajo es parte de un proyecto multidisciplinario en el que participan investigadores, estudiantes y auxiliares de investigación del Doctorado en Nanociencias y Nanotecnología, del Laboratorio Avanzado de Nanoscopía Electrónica, y del Departamento de Biología Celular, así como de Genética y Biología Molecular, todos del Cinvestav.

También colaboran los centros de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada y de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica, del IPN y del Conacyt, respectivamente.

Acerca de la metodología del estudio, de manera general, consistió en sintetizar las nanopartículas de ferrita de cobalto y posteriormente analizar, con el microscopio electrónico de alta resolución, su forma y tamaño e identificar si estas características eran uniformes. Después, con diversos instrumentos se determinó la magnetización de estas partículas.

Respecto a su eficacia en procesos de hipertermia, se utilizó la ecuación de biocalentamiento, misma que describe cómo las nanopartículas absorben la energía a la cual son expuestas a fin de generar calor. De esta manera, fue posible establecer la concentración adecuada de estas partículas para tener un efecto sobre las células cancerígenas.

Los investigadores también evaluaron in vitro si las células de cáncer de mama triple negativo morían de forma exitosa, para ello las colocaron en un tubo de ensayo junto con las nanopartículas y una antena de pequeñas dimensiones, a través de la cual se aplicó radiación electromagnética a una frecuencia de 2.45 gigahercios, que es la aprobada para uso médico.

Los resultados se compararon con los de cultivos celulares de cáncer de mama que tenían la misma concentración de estas nanopartículas, pero no fueron expuestos a radiación electromagnética.

A pesar de que han sido desarrolladas diferentes estrategias para el tratamiento del cáncer, esta enfermedad es una de las principales causas de mortalidad, tan solo en el 2020, de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, provocó 10 millones de fallecimientos.

Ante este panorama, Vera Hernández resaltó la necesidad de continuar con el diseño de nuevos materiales en beneficio de los pacientes con cáncer. “En el caso de las nanopartículas en las cuales trabajamos, la idea es que en algún momento puedan ser inyectadas en un tumor y, al aplicar de manera externa radiación electromagnética, disminuir el volumen del mismo”. 

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