El cáncer será más fácil de detectar y diagnosticar precozmente mediante imágenes por resonancia magnética (IRM) gracias a los investigadores de A * STAR que han diseñado agentes de contraste de nanopartículas de óxido de hierro biocompatibles¹.

Si bien los compuestos a base de gadolinio han demostrado ser efectivos como agentes de contraste para mejorar la relación señal / ruido durante la resonancia magnética, pueden causar efectos secundarios como la fibrosis sistémica nefrogénica que puede afectar a pacientes con función renal reducida. Las nanopartículas de óxido de hierro han surgido como alternativas de bajo riesgo. En entornos biológicos complejos, sin embargo, estas nanopartículas tienden a degradarse, agregar, y adherirse a otras sustancias, lo que reduce su actividad magnética.

Para mitigar este problema, un equipo dirigido por David Paramelle, del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales, ha desarrollado recubrimientos peptídicos que evitan la descomposición y agregación de nanopartículas al tiempo que facilitan la biocompatibilidad. Estos recubrimientos son cruciales para la transición de los agentes de contraste a base de óxido de hierro al uso clínico.

Sobre la base de su amplia experiencia en nanopartículas de oro y plata recubiertas de péptidos, los investigadores crearon una biblioteca de péptidos cortos y depositaron estos compuestos en las nanopartículas de óxido de hierro para producir varias películas de una sola capa. También sintetizaron ligandos análogos para llenar cualquier espacio entre los péptidos en la superficie de la nanopartícula y generar revestimientos mixtos.

Cada péptido comprendía un tallo conectado a un "pie" y una "cabeza" en cada extremidad. Mientras el pie anclaba el péptido a las nanopartículas, la cabeza funcionalizada con alcohol estabilizó las nanopartículas y detuvo las interacciones no deseadas con el medio ambiente.

"La parte difícil fue encontrar un pie con alta fuerza de sujeción, "Paramelle explicó, porque, las nanopartículas de óxido de hierro presentaron una química diferente a pesar de su geometría esférica y tamaño similar a las nanopartículas de oro y plata ".

"Para diseñar los péptidos, tuvimos que volver a la mesa de dibujo, "dice Paramelle, observando que el cambio de metales nobles, que se unen preferentemente a moléculas que contienen azufre, a óxido de hierro amplió la gama de grupos funcionales que sirven como base para incluir fosfatos y ácidos carboxílicos.

A través de pruebas cada vez más rigurosas, los investigadores evaluaron la capacidad de cada película para estabilizar las nanopartículas en condiciones biológicas manteniendo sus propiedades magnéticas. Descubrieron que los péptidos y ligandos que llevan dos grupos fosfato en el pie funcionan mejor en presencia de células de cáncer de hígado. Las nanopartículas recubiertas de péptidos superaron a los agentes de contraste disponibles comercialmente sin destruir las células in vitro. y mejoró fuertemente el contraste entre el tejido tumoral y el tejido sano durante la resonancia magnética in vivo cuando se inyectó en ratones con cáncer de hígado.

El equipo de Paramelle está investigando formas de ampliar la aplicación de su sistema a otros cánceres, especialmente el cáncer de mama. "Planeamos funcionalizar las nanopartículas con anticuerpos y controlar el número de estos anticuerpos en la superficie de las nanopartículas, " él dice.