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» » » » Avance biomédico: Nanopartículas de carbono para hacer en casa

Referencia: EurekAlert.org,  18 junio de 2015

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Los investigadores han encontrado una manera fácil de producir nanopartículas de carbono que son lo suficientemente pequeñas como para evadir al sistema inmune del cuerpo, reflejan la luz en un rango cercano al infrarrojo para una fácil detección, y portan cargas útiles de fármacos a los tejidos específicos.

El investigador postdoctoral Prabuddha Mukherjee, de la Universidad de Illinois, izquierda, los profesores de bioingeniería Rohit Bhargava y Dipanjan Pan, y el investigador postdoctoral Santosh Misra, derecha, informar el desarrollo de una nueva clase de nanopartículas de carbono para uso biomédico. Crédito L. Brian Stauffer
A diferencia de otros métodos de preparación de nanopartículas de carbono, que requieren de equipos y procesos de purificación costosos que tardan días, el nuevo enfoque genera partículas en unas pocas horas y utiliza tan sólo un puñado de ingredientes, incluyendo la melaza comprada en una tienda.

Los investigadores, dirigidos por los profesores de bioingeniería Dipanjan Pan y Rohit Bhargava de la Universidad de Illinois, informan sobre sus hallazgos en la revista Small.

"Si usted tiene un microondas y miel o melaza, se puede hacer casi con todas estas partículas en casa", explica Pan. "Usted acaba por mezclarlos y cocinarlos en unos minutos, consiguiendo algo que se parece a char, aunque estas son nanopartículas con alta luminiscencia. Este es uno de los sistemas más simples que podemos imaginar. Es seguro y altamente escalable para un uso clínico eventual".

Estas esferas de carbono "de nueva generación" tienen varias propiedades atractivas. Dispersan la luz de forma natural y de manera que resulta más fácil diferenciar los tejidos humanos, eliminando la necesidad de colorantes añadidos o moléculas fluorescentes para ayudar a detectarlas en el cuerpo.

Las nanopartículas están recubiertas con polímeros que ajustan sus propiedades ópticas y su tasa de degradación en el cuerpo. Los polímeros pueden cargarse con fármacos que se liberan gradualmente.

Estas nanopartículas, a su vez, son bastante pequeñas, menos de ocho nanómetros de diámetro (un cabello humano está entre 80.000 a 100.000 nanómetros de espesor).

"Nuestro sistema inmunológico no reconoce nada por debajo de 10 nanómetros", subrayó Pan. "Por lo tanto, estas pequeñas partículas son un tipo de camuflaje, diría incluso, que se esconden en el mismo sistema inmunológico humano."

El equipo probó el potencial terapéutico de estas nanopartículas cargándolas con un fármaco anti-melanoma y mezclándolas en una solución tópica que aplicada aplicada a la piel de un cerdo.

El laboratorio de Bhargava utiliza técnicas espectroscópicas vibracionales para identificar la estructura molecular de las nanopartículas y su carga.

"Raman y espectroscopia infrarroja son las dos herramientas que uno utiliza para ver la estructura molecular", dijo Bhargava. "Pensamos en recubrir esta partícula con un polímero específico y con la carga particular de fármacos, pero, ¿funcionó realmente? Utilizamos la espectroscopia para confirmar la formulación, así como para visualizar la entrega de dichas partículas y moléculas del fármaco."

El equipo descubrió que las nanopartículas no liberaban la carga útil de fármacos a temperatura ambiente, pero a la temperatura corporal comenzaron a liberar el fármaco contra el cáncer. Los investigadores también determinaron que las aplicaciones tópicas penetraban en la piel hasta la profundidad deseada.

En otros experimentos, los investigadores descubrieron que podían alterar la infusión de las partículas en las células del melanoma, mediante el ajuste de los recubrimientos de polímeros. Se confirmó que las células infundidas comenzaron a hincharse, un signo inconfundible de la muerte celular inminente.

"Esta es una plataforma versátil que puede portar una multitud de fármacos para el melanoma y otros tipos de cáncer, además de otras enfermedades", explicó Bhargava. "Se puede cubrir con diferentes polímeros para darle una respuesta óptica diferente. También se puede cargar con dos, tres o cuatro fármacos, permitiendo hacer una poliquimioterapia con las mismas partículas."

"Mediante el uso de la química definida de superficie, podemos cambiar las propiedades de estas partículas", añadió Pan. "Podemos hacerlas brillar en una determinada longitud de onda y ajustarlas para que liberen los fármacos en presencia de un entorno celular. Esto es, creo, la belleza de este trabajo."

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- Fuente: Universidad de Illinois en Urbana-Champaign

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Editor del blog Pedro Donaire

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