Investigadoras de la Universidad Federal del ABC (UFABC) desarrollaron una plataforma nanotecnológica para tratar tumores de forma direccionada, sin afectar tejidos saludables y con menor riesgo de efectos colaterales. Para obtener ese efecto, se utilizaron nanopartículas superparamagnéticas, una propiedad física que permite direccionar el nanocompuesto para atacar solamente las células enfermas.
“Es un material nuevo y original, formado por un núcleo magnético de magnetita [Fe3O4] al que se añaden nanopartículas de plata [AgNPs] y un recubrimiento de polímero que contiene donante de óxido nítrico [NO]. Tiene baja toxicidad y buena biocompatibilidad. Ya presentamos una solicitud de patente en el Instituto Nacional de Propiedad Industrial (INPI) de Brasil”, dice Amedea Barozzi Seabra, profesora de la UFABC y una de las científicas involucradas en el proyecto. La investigación se desarrolló en colaboración con la Universidad Estatal de Londrina (UEL) y la Universidad de Lorraine, en Francia.
Como explica Seabra, un compuesto magnético se puede guiar al lugar de interés aplicando un campo magnético externo. En el caso del superparamagnetismo, cuando se aplica el campo magnético, las nanopartículas se orientan a temperatura ambiente y, cuando se elimina el campo, se desorientan y vuelven inmediatamente a su estado inicial, sin magnetización remanente. “Es como un interruptor de luz: lo presionas y la luz se enciende; presiónalo de nuevo y se apaga; todo a temperatura ambiente ”, añade.
Joana Claudio Pieretti es la autora principal del artículo que describe los resultados de la investigación, publicado en Journal of Materials Science: Materials in Medicine.
Fue supervisada por Seabra en el proyecto de maestría que resultó en la plataforma de nanotecnología y contó con el apoyo de la FAPESP (18/08194-2; 19/07766-5; y 18/02832-7). Ambas son investigadoras del Centro de Ciencias Naturales y Humanas (CCNH) de la UFABC.
Según Seabra, en la actualidad, la tendencia de la ciencia es desarrollar materiales multifuncionales y versátiles, como es el caso de los cosméticos hidratantes que también promueven la firmeza de la piel y controlan las arrugas de expresión. “Nuestra idea era desarrollar un solo material y agregarle funcionalidad. Íbamos agregando elementos a la nanopartícula, cada uno con una función, para llegar a un compuesto capaz de tratar diferentes tipos de tumores”, comenta.
Se seleccionó magnetita porque es superparamagnética. A este material se le añadieron nanopartículas de plata obtenidas mediante un proceso con extracto de té verde, rico en moléculas antioxidantes, como polifenoles y cafeína. “Estas moléculas actúan como potentes agentes reductores, es decir, reducen los iones de plata formando nanopartículas de plata y también ayudan a estabilizarlas”, explica Pieretti.
Según la investigadora, las nanopartículas de plata se han utilizado durante mucho tiempo para combatir infecciones bacterianas y también son conocidas por su acción antitumoral. Ambos efectos terapéuticos pueden potenciarse con las moléculas de té verde que se asientan en la superficie de la partícula.
“Pero aun así no fue suficiente, entonces agregamos un polímero biodegradable natural extraído de crustáceos, conocido como quitosano, pero modificado. Depende del quitosano recubrir el material y liberar el óxido nítrico, que también ayuda en la acción antibacteriana y antitumoral”, dijo.
Pruebas celulares
En las pruebas in vitro se utilizaron diferentes líneas celulares de cáncer de próstata y de hueso (osteosarcoma). “Hay estudios enfocados al desarrollo de nanopartículas que tratan tumores específicos, pero pensamos en algo versátil, en usar esta nanopartícula para tratar diferentes tipos de tumores sólidos, como mama o próstata, casos en los que es posible colocar la nanopartícula en el sitio afectado. La idea es utilizar el nanocompuesto en tumores sólidos resistentes a quimioterapia y radioterapia, los más difíciles de tratar”, explica Seabra.
“Dado que la nanopartícula desarrollada es direccional, ya que utiliza un compuesto superparamagnético, no sería interesante utilizarlo para un tumor como la leucemia, por ejemplo, ya que es un cáncer que está en la sangre y no en un órgano específico” , agrega Pieretti.
Compatibilidad sanguínea
Además del desarrollo, caracterización fisicoquímica y morfológica, análisis de eficacia terapéutica, con ensayos biológicos para analizar la acción antitumoral y mediciones de liberación de óxido nítrico del material, también se realizó el análisis de hemocompatibilidad del nanocompuesto (evaluación de la interacción con las células sanguíneas). Esta parte de la investigación se llevó a cabo en la Universidad de Lorraine, en Nancy, Francia, donde Pieretti fue pasante con el apoyo de la FAPESP.
“No podemos arriesgarnos a poner algo en el torrente sanguíneo con acción antitumoral, pero que cause trombosis, por ejemplo”, dice Seabra. Los resultados de estos estudios se darán a conocer en breve.
Hipertermia
La plataforma de nanotecnología también tiene el potencial de ser aplicada en el tratamiento del cáncer por hipertermia, una técnica que tiene como objetivo promover el aumento de temperatura en el tejido tumoral al atacar nanopartículas superparamagnéticas y aplicar un campo magnético para desnaturalizar las proteínas, causando daño a las células tumorales. Es como provocar un estado febril solo en el órgano atacado por el cáncer. Además, este material podría liberar óxido nítrico, un conocido agente antitumoral.
Por usar el superparamagnetismo, hay posibilidad de orientar y desorientar las nanopartículas de forma contínua y rápidamente, un proceso que genera energía y aumenta la temperatura en el lugar donde está actuando el compuesto. “Tenemos esa aplicación de la plataforma como posibilidad, pero todavía no fue evaluada”, comentó Seabra.
Para dar continuidad al proyecto, sería necesario hacer test en vivo, lo que depende de la formalización de acuerdos de cooperación otros grupos de investigación. Pieretti está ahora cursando el doctorado y continúa trabajando con estrategias de nanopartículas alineadas al óxido nítrico en aplicación antitumoral. La investigadora pretende hacer un nuevo estadío de investigación en el exterior, en el cual deberá conducir pruebas in vitro y, posiblemente, en vivo, esta vez con foco en el tratamiento del cáncer de hígado.
El artículo "Multifunctional hybrid nanoplatform based on Fe3O4@Ag NPs for nitric oxide delivery: development, characterization, therapeutic efficacy, and hemocompatibility" puede leerse en: https://link.springer.com/article/10.1007/s10856-021-06494-x.