Los científicos que trabajan en el Institut Laue-Langevin han demostrado que la carga de nanopartículas de oro, identificado por las principales compañías farmacéuticas como un agente de administración de fármacos del futuro para el tratamiento del cáncer, afecta la forma en que interactúan con la pared exterior protectora de nuestra célula. Estas ideas cruciales, publicado en Langmuir , proporcionar un primer paso en el diseño eficaz de nanopartículas seguras para aplicaciones biomédicas y las prácticas y procedimientos para su manipulación segura en una variedad de otros productos de consumo.
El uso creciente de nanopartículas, diminutos copos de material, 1 millonésima parte del tamaño de un grano de arena, en una amplia gama de productos comerciales, como la ropa, contenedores de almacenamiento de alimentos, productos farmacéuticos, productos cosméticos, llantas, dispositivos electrónicos y ópticos, es controvertido. Nanopartículas comunes, como el oro, plata y cobre, penetra fácilmente en las membranas orgánicas, (paredes celulares, ...) creando impactos potencialmente significativos en la salud humana y el medio ambiente. Sin embargo, hay un área donde su toxicidad podría resultar útil e incluso salvar vidas.
Un desafío importante en la medicina moderna es encontrar agentes de administración capaces de dirigirse a las células y penetrarlas para transportar medicamentos directamente dentro del tejido infectado. La búsqueda del vehículo adecuado ha dado lugar a un nuevo campo de investigación, 'nanomedicina', donde las nanopartículas podrían programarse para apuntar a células cancerosas, por ejemplo, reduciendo o incluso eliminando la necesidad de cirugía.
De todas las nanopartículas disponibles para la ciencia médica, una en particular se ha convertido en un foco de investigación entre las principales compañías farmacéuticas:el oro. AstraZeneca anunció el año pasado un nuevo proyecto de investigación para analizar una nueva nanomedicina, CYT-6091, basado en nanopartículas de oro.
Las nanopartículas de oro son vehículos de distribución particularmente buenos porque:
Sin embargo, en la actualidad no comprendemos con detalle los mecanismos de interacción entre las nanopartículas y las defensas externas de nuestra célula:la membrana celular. Sin esto, es imposible determinar qué tan peligrosos son y si su capacidad para penetrar y destruir células puede aprovecharse para buenos fines. como en la lucha contra el cáncer.
Una cosa que se sabe es que existe un conjunto complejo de parámetros que influyen en esta interacción, incluida la forma de la nanopartícula, Talla, composición y carga. Pero hasta ahora ha faltado un estudio sistemático que muestre cómo la interacción depende de estos parámetros a nivel molecular.
Para empezar a abordar esto, un equipo de investigación del Institut Laue-Langevin (ILL), la Universidad de Illinois y la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear utilizaron los neutrones de ILL y los instrumentos de dispersión de neutrones líderes en el mundo para investigar, a nivel molecular, los cambios físicos que sufren nuestras paredes celulares al entrar en contacto con nanopartículas de oro de diferente carga.
Las nanopartículas de oro de 2 nm de diámetro tenían grupos catiónicos (cargados positivamente) o aniónicos (cargados negativamente) añadidos a su superficie. Para imitar la membrana celular, El equipo de investigación utilizó dos capas dobles de moléculas de lípidos grasos que se sostienen entre 20 y 30 Å una encima de la otra, que juntas producen las propiedades dinámicas que se observan en las membranas celulares. Luego, los científicos aplicaron técnicas de reflectometría de neutrones en el ILL para modelar con precisión la interacción nanopartícula-membrana celular en una fracción de escala nanométrica.
Lo que encontraron fue que la carga superficial de las nanopartículas juega un papel importante en la determinación de su interacción con las membranas de nuestras células. Las nanopartículas catiónicas pasan directamente a través de la membrana lipídica y se incrustan profundamente en la bicapa flotante, desestabilizar toda la estructura de la membrana lo suficiente como para destruir completamente la célula a concentraciones más altas. A diferencia de, Las nanopartículas aniónicas no penetran en absoluto en la membrana lipídica. Bastante, a concentraciones determinadas, dificultan la descomposición de la membrana ayudándola a soportar el tipo de condiciones extremas, como pH elevado, que normalmente lo desestabilizaría significativamente.
