Nanopartículas bioinspiradas para el diagnóstico y el tratamiento del cáncer
El cáncer sigue siendo un reto sanitario importante en el mundo, lo que genera una necesidad constante de herramientas diagnósticas y de tratamiento que sean más precisas, adaptables y sostenibles. La producción convencional de nanopartículas puede basarse en productos químicos agresivos y procesos que consumen mucha energía. Al mismo tiempo, la aplicación de los nanomateriales en el ámbito médico requiere un control minucioso de su tamaño, composición y comportamiento biológico.
Aprendiendo de la naturaleza
Las bacterias magnetotácticas(se abrirá en una nueva ventana) producen cristales magnéticos muy uniformes, denominados magnetosomas, en condiciones biológicas moderadas. Unas proteínas especializadas controlan su composición, tamaño y forma, lo que constituye un ejemplo de formación mineral precisa sin las condiciones extremas que suelen asociarse a la síntesis convencional. Con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana), el equipo del proyecto ProteNano-MAG se propuso investigar cómo las bacterias magnetotácticas producen de forma natural nanopartículas magnéticas y si estas podrían utilizarse para una vía más ecológica hacia el diagnóstico por imagen y el tratamiento del cáncer. «La naturaleza nos muestra que la producción de nanomateriales altamente sofisticados no requiere necesariamente procesos químicos agresivos ni condiciones extremas», explica la beneficiaria de una beca de investigación Lourdes Marcano, actualmente profesora adjunta en la Universidad de Oviedo. En lugar de utilizar las bacterias directamente como fábricas de producción, en ProteNano-MAG se adaptaron elementos de su maquinaria relacionados con la formación de los magnetosomas. Los investigadores diseñaron proteínas(se abrirá en una nueva ventana) que contienen sitios que coordinan el hierro y guían la formación de nanopartículas. Este método permitió la síntesis controlada de nanohíbridos a base de hierro en condiciones más moderadas, lo que demostró el potencial de las proteínas modificadas genéticamente como plantillas ajustables para materiales magnéticos.
De las nanopartículas magnéticas al tratanóstico del cáncer
Uno de los objetivos de larga data en la nanomedicina es crear nanoestructuras reproducibles cuyas propiedades puedan diseñarse para una aplicación concreta. Se investigaron los materiales resultantes para las aplicaciones que combinan diagnóstico y tratamiento, lo que se conoce como tratanóstico. ProteNano-MAG se centró en pequeños nanohíbridos de óxido de hierro y proteínas, incluidas estructuras de unos 5 nm, con potencial para su uso en la resonancia magnética y el tratamiento contra el cáncer. Las nanopartículas magnéticas generan calor cuando se exponen a un campo magnético alterno, una propiedad que puede aprovecharse en la hipertermia magnética para dañar las células cancerosas. Además del trabajo principal de ProteNano-MAG, Marcano también participó en estudios que examinaban cómo la morfología de las nanopartículas y sus propiedades magnéticas influyen en la generación de calor bajo campos magnéticos alternos, lo que podría ser relevante para el rendimiento del tratamiento. «Disponer de materiales modulares cuyo tamaño, propiedades magnéticas, elementos de orientación o funcionalidad terapéutica puedan ajustarse nos permitiría, en última instancia, diseñar plataformas adaptadas a necesidades clínicas concretas», afirma Marcano. Con los estudios colaborativos sobre las bacterias magnetotácticas también se aportaron nuevos conocimientos sobre la relación(se abrirá en una nueva ventana) entre la morfología de las nanopartículas, la anisotropía magnética y la eficiencia de calentamiento.
Hacia una nanomedicina sostenible
En el proyecto ProteNano-MAG se ha establecido una prueba de concepto para el uso de proteínas modificadas genéticamente con el fin de favorecer una síntesis más ecológica de las nanopartículas magnéticas. La combinación de funciones de imagen y tratamiento podría, en última instancia, facilitar estrategias de tratamiento más específicas, aunque aún se requiere una investigación y validación sustanciales antes de que dichas aplicaciones puedan llegar al uso clínico. Los próximos pasos incluyen mejorar la reproducibilidad y la escalabilidad. Los investigadores también llevarán a cabo estudios más exhaustivos sobre la estabilidad, la biocompatibilidad, la toxicidad, la biodistribución y el rendimiento del tratamiento. El método bioinspirado del proyecto también se alinea con los esfuerzos más amplios por reducir el impacto medioambiental de la fabricación de materiales avanzados. Al trasladar los principios observados en la naturaleza a sistemas sintéticos controlables, en ProteNano-MAG se demuestra cómo la nanotecnología, la ingeniería de proteínas y la biomedicina pueden converger para explorar vías más sostenibles hacia las futuras tecnologías contra el cáncer.
