Cómo hacer nanopartículas de carbono en casa para usos biomédicos

Nanopartículas luminiscentes de carbono (una mezcla de carbohidratos) se utilizaron para suministro controlado de droga. Poly ( N -isopropylacrylamide) (PNIPAM), un polímero termosensitivo, fue elegido para encapsular moléculas de pentoxifylline (en rojo). El PNIPAM pasa por una fase de transición a temperatura más alta, liberando así las moléculas de la droga de una manera controlada.  (Crédito: P. Mukherjee et al./Small)

Nanopartículas luminiscentes de carbono (una mezcla de carbohidratos) se utilizaron para suministro controlado de droga. Poly ( N -isopropylacrylamide) (PNIPAM), un polímero termosensitivo, fue elegido para encapsular moléculas de pentoxifylline (en rojo). El PNIPAM pasa por una fase de transición a temperatura más alta, liberando así las moléculas de la droga de una manera controlada. (Crédito: P. Mukherjee et al./Small)

 

¿No te gustaría producir nanopartículas de carbono lo suficientemente pequeñas como para evadir el sistema inmune del cuerpo humano, que reflejen la luz en un rango cercano al infrarrojo para fácil detección en el cuerpo y que lleve cargas de medicina hacia objetivos corporales predeterminados — todo en la privacidad de tu casa?

Si tu respuesta es sí, los profesores de bioingeniería Dipanjan Pan y Rohit Bhargava de la Universidad de Illinois, nos dan una receta para que lo hagas tú mismo.

A diferencia de otros métodos de fabricación de nanopartículas de carbono –que requiere de equipo costoso y procesos de purificación que pueden tomar días– con este nuevo y fácil método, puedes generar tu propia clase nanopartículas biomédicas en unas cuantas horas, utilizando melaza y miel compradas directamente en la tienda o supermercado. Eso… y un puerco.

Los investigadores dieron a conocer su nuevo descubrimiento en la revista Small.

La receta Hágalo Usted Mismo de nanopartículas biomédicas

“Si tienes un horno de microhondas, miel y melaza, puedes muy bien crear estas partículas en casa”, dijo Pan. “Solamente debes mezclar los dos componentes y cocerlos por unos minutos, hasta lograr algo como requemado pero que son nanopartículas con alta luminiscencia (brillan). Este es uno de los sistemas más simples que podemos tener. Es seguro y altamente escalable para cualquier uso clínico eventual”.

Estas nanoesferas de carbono de “próxima generación”, ó “nanomaterial de carbono luminiscente”, tienen algunas propiedades atractivas, dicen los investigadores:

  • Para imágenes, naturalmente emite luz de forma que son fáciles de diferenciar del tejido humano, eliminando así la necesidad de añadir colorantes o moléculas fluorescentes para ayudar a detectarlos en el cuerpo humano. Las nanopartículas son recubiertas con polímeros que ajustan tanto sus propiedades ópticas como su promedio de degradación en el cuerpo.
  • Los polímeros pueden llevar una carga de droga médica que será liberada gradualmente.
  • Las nanopartículas también pueden fabricarse con menos de ocho nanómetros de diámetro (el cabello humano tiene de 80mil a 100mil nanómetros de grosor ). “Nuestro sistema inmune no puede reconocer o detectar nada debajo de los 10 nanómetros”, dijo Pan. “Es por eso que, estas pequeñas partículas están perfectamente camufladas, se esconden muy bien del sistema inmune”.

Probando las nanopartículas: no lo intentes en casa

A menos que tengas una cocina muy peculiar, esta parte requerirá un laboratorio. El laboratorio de Bhargava utilizó técnicas de espectroscopia vibracional para identificar la estructura molecular de las nanopartículas y su carga.

“Raman y la espectroscopia son dos de las herramientas que se utilizan para ver la estructura molecular”, dijo Bhargava. “Creemos que cubrimos esta partícula con un polímero específico y con una carga específica de droga, ¿pero efectivamente es así? Utilizamos espectroscopia para confirmarlo así como para visualizar el suministro de las partículas y sus moléculas de droga”.

El equipo constató que las nanopartículas no liberaron su carga de droga a temperatura ambiente, pero a la temperatura corporal empezaron a liberar la droga anticancerígena.

Aquí es donde entra el puerco. El equipo midió el potencial terapéutico de las nanopartículas al cargarlas con una droga anti-melanoma y, mezcladas en una solución tópica,  se aplicó a la piel del puerco. Los investigadores también determinaron qué aplicaciones tópicas penetraron la piel a una profundidad deseada.

En experimentos posteriores, los investigadores hallaron que podrían alterar la infusión de las partículas en las células del melanoma ajustando el recubrimiento de polímero. Las imágenes mostraron que las células infusionadas empezaron a hincharse, signo de las células a punto de morir.

“Es una plataforma versátil para llevar multitud de drogas –para el melanoma, para otros tipos de cáncer y para otras enfermedades”, dijo Bhargava. “Puedes recubrirlo con polímeros diferentes para darle una respuesta óptica diferente. Pueden cargarlos con dos drogas, o tres, o cuatro, de manera que puedes aplicar una terapia con múltiples drogas con  las mismas partículas”.

“Al utilizar una superficie química definida, podemos cambiar las propiedades de estas partículas”, dijo Pan. “Podemos hacer que brillen a cierta longitud de onda y podemos también ajustarlas para que liberen su carga de droga en la presencia de un ambiente celular determinado. En eso radica, pienso, la belleza de esta investigación”.

La investigación original la encuentras en: [http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201500728/abstract]

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