Antes de que se pueda realizar el enorme potencial de los diminutos nanoportadores para la administración de fármacos altamente selectiva y la limpieza ambiental, los científicos primero necesitan poder verlos.

Actualmente, los investigadores tienen que depender de la unión de tintes fluorescentes o metales pesados ​​para etiquetar partes de estructuras nanoportadoras orgánicas para su investigación. a menudo cambiándolos en el proceso. Una nueva técnica que utiliza rayos X "suaves" químicamente sensibles ofrece una Una forma no disruptiva de obtener información sobre este nanomundo.

En un estudio publicado por Comunicaciones de la naturaleza , Un equipo de investigación demuestra la capacidad del método de rayos X en una nanopartícula de administración de fármacos inteligente y una nanoestructura de polisopio destinada a capturar el petróleo crudo derramado en el océano.

"Hemos desarrollado una nueva técnica para observar la estructura interna del nanoportador, química y comportamiento ambiental sin ningún tipo de etiquetado, una nueva capacidad que hasta ahora no ha sido posible, "dijo Brian Collins, un físico de la Universidad Estatal de Washington y autor correspondiente del estudio. "En la actualidad, necesita etiquetas fluorescentes para ver el interior de los nanoportadores, pero esto puede modificar su estructura y comportamiento, especialmente si están hechos de materiales a base de carbono. Con esta nueva técnica, hemos podido mirar dentro de estos nanoportadores, analizar sus identidades químicas y concentraciones, y hacer todo esto en su estado completamente natural, incluido su entorno acuático ".

Los nanoportadores orgánicos utilizados para la administración de fármacos a menudo se crean a partir de moléculas a base de carbono, que aman o aborrecen el agua. Estas moléculas denominadas hidrófilas e hidrófobas están unidas y se autoensamblan en agua con la parte que odia el agua escondida dentro de una capa de los segmentos amantes del agua.

Las drogas hidrofóbicas también se insertarán en la estructura, que está diseñado para abrir y liberar la droga solo en el ambiente enfermo. Por ejemplo, La tecnología de nanoportadores tiene el potencial de permitir la quimioterapia que solo mata las células cancerosas sin enfermar al paciente. permitiendo dosis más efectivas.

Si bien los nanoportadores se pueden crear de esta manera, los investigadores no pueden ver fácilmente los detalles de sus estructuras o incluso la cantidad de fármaco que permanece dentro o se filtra. El uso de etiquetas fluorescentes puede resaltar partes de los nanoportadores, incluso hacer que brillen, pero también cambian los portadores en el proceso. a veces de manera significativa.

En lugar de, La técnica que Collins y sus colegas han desarrollado utiliza rayos X de resonancia suave para analizar los nanoportadores. Los rayos X suaves son un tipo especial de luz que se encuentra entre la luz ultravioleta y los rayos X duros, que son del tipo que utilizan los médicos para ver un hueso roto. Estos rayos X especiales son absorbidos por casi todo, incluyendo el aire, por lo que la nueva técnica requiere un entorno de alto vacío.

El equipo de Collins adaptó un método de rayos X suave para investigar la impresión, a base de carbono, electrónica de plástico, para que funcione en estos nanoportadores orgánicos a base de agua, penetrando una fina rodaja de agua para hacerlo.

Cada enlace químico absorbe una longitud de onda o color diferente de los rayos X suaves, así que para este estudio, Los investigadores seleccionaron colores de rayos X para iluminar diferentes partes de un nanoportador de medicina inteligente a través de sus enlaces únicos.

"Básicamente, ajustamos el color de los rayos X para distinguir entre los enlaces que ya existen en la molécula, "dijo Collins.

Esto les permitió evaluar cuánto y qué tipo de material había en su núcleo interno, el tamaño y el contenido de agua en la nano-capa circundante, así como la forma en que el nanoportador respondió a un entorno cambiante.

También utilizaron la técnica de rayos X suaves para investigar un nanoportador de polysoap que se desarrolló para capturar el petróleo crudo derramado en el océano. Polysoaps puede crear un nanoportador a partir de una sola molécula, maximizando su superficie para capturar hidrocarburos como los que se encuentran en un derrame de petróleo. Usando la nueva técnica, Los investigadores descubrieron que la estructura abierta, similar a una esponja, de un polysoap puede persistir de concentraciones altas a bajas. lo que lo hará más efectivo en aplicaciones del mundo real.

"Es importante que los investigadores puedan examinar todas estas estructuras de cerca, para evitar costosas pruebas y errores, "dijo Collins.

Esta técnica debería permitir a los investigadores evaluar el comportamiento de estas estructuras en diferentes entornos, Dijo Collins. Por ejemplo, para la administración inteligente de medicamentos, puede haber diferentes temperaturas, niveles de pH y estímulos en el cuerpo, y los investigadores quieren saber si las nanoestructuras permanecen juntas hasta que las condiciones sean las adecuadas para aplicar el fármaco. Si pueden determinar esto al principio del proceso de desarrollo, pueden estar más seguros de que los nanoportadores funcionarán antes de invertir en estudios médicos que requieren mucho tiempo.

"Prevemos que esta nueva técnica permitirá un ritmo mucho más rápido y una mayor precisión en el diseño y desarrollo de estas nuevas y emocionantes tecnologías". "Dijo Collins.