Los investigadores de física de UT Arlington pueden haber desarrollado una forma de utilizar la tecnología láser para administrar fármacos y terapia génica a nivel celular sin dañar el tejido circundante. El método eventualmente podría ayudar a los pacientes que padecen enfermedades genéticas, cánceres y enfermedades neurológicas.

En un estudio publicado recientemente por la revista Nature's Informes científicos , El equipo combinó nanopartículas de carbono magnético cristalino y rayos láser de infrarrojo cercano de onda continua para lo que se denomina suministro fototérmico. Los autores del nuevo artículo son Ali Koymen, profesor de física; Samarendra Mohanty, profesor asistente de física; y Ling Gu, investigador en el laboratorio de Mohanty.

El nuevo descubrimiento surgió de un estudio anterior en el que Koymen y Mohanty utilizaron un láser de 50 a 100 milivatios y la misma nanopartícula de carbono. que absorbe el rayo, para calentar y destruir las células cancerosas en el laboratorio. El equipo utilizó el nuevo método de administración fototérmica en experimentos de laboratorio para introducir tintes impermeables y pequeñas moléculas de ADN en células de sarcoma de fibroblastos y cáncer de próstata humano.

"En este trabajo, El Dr. Mohanty usó un poder más bajo, 20 a 30 milivatios, láser de infrarrojo cercano de onda continua y la nanopartícula para penetrar la membrana celular sin matar las células. Este método estira la membrana celular deseada para permitir la entrega y tiene la ventaja adicional de crear un flujo de fluido que acelera el movimiento de lo que se entrega. "dijo Koymen, cuyo laboratorio creó la nanopartícula de carbono magnético cristalino del estudio utilizando una descarga de plasma eléctrico dentro de una solución de touleno.

La introducción de ADN extraño u otras moléculas pequeñas directamente en las células es esencial para algunos de los métodos más avanzados que se están desarrollando en la terapia génica. vacunas, imágenes de cáncer y otros tratamientos médicos. En la actualidad, la práctica predominante es el uso de virus para la entrega a las células. Desafortunadamente, el alcance de lo que se puede administrar con los virus es muy limitado y la interacción del virus puede conducir a respuestas inflamatorias y otras complicaciones.

Los científicos que buscan crear un camino hacia la célula sin emplear un virus también han experimentado con el uso de rayos láser de luz ultravioleta visible solamente. Pero ese método daña las células circundantes y tiene un nivel de efectividad relativamente superficial.

Una ventaja significativa del nuevo método es que la absorción de luz infrarroja cercana de la nanopartícula se puede utilizar para amplificar selectivamente la interacción del láser de baja potencia con el tejido objetivo y "se puede evitar el daño inducido por láser a las células no objetivo a lo largo de la ruta de irradiación , ", dice el informe. Las propiedades magnéticas de las nanopartículas también significan que se pueden localizar con un campo magnético externo; por lo tanto, se puede utilizar una concentración más pequeña de manera efectiva.

"Las universidades de investigación como UT Arlington alientan a los profesores y estudiantes a seguir cada nuevo descubrimiento con preguntas aún más profundas, "dijo Pamela Jansma, decano de la Facultad de Ciencias de UT Arlington.

"Con su última publicación, Drs. Koymen, Mohanty y Gu han llevado su colaboración a un nuevo nivel a medida que avanzan hacia las valiosas implicaciones para la salud humana y el tratamiento de enfermedades ".

Las nanopartículas de carbono producidas para el estudio del cáncer variaron de cinco a 20 nanómetros de ancho. Un cabello humano tiene alrededor de 100, 000 nanómetros de ancho. Las nanopartículas de carbono magnético también son fluorescentes. Entonces, se pueden utilizar para mejorar el contraste de las imágenes ópticas de los tumores junto con la resonancia magnética.