Los pequeños diamantes brindan a los científicos nuevas posibilidades para medir con precisión los procesos dentro de las células vivas con potencial para mejorar la administración de fármacos y la terapéutica del cáncer.

Publicado en Nanotecnología de la naturaleza , Investigadores de la Universidad de Cardiff han presentado un nuevo método para ver los nanodiamantes dentro de las células vivas humanas con fines de investigación biomédica.

Los nanodiamantes son partículas muy pequeñas (mil veces más pequeñas que el cabello humano) y debido a su baja toxicidad pueden usarse como portadores para transportar medicamentos al interior de las células. También son muy prometedores como alternativa a los fluoróforos orgánicos que suelen utilizar los científicos para visualizar los procesos dentro de las células y los tejidos.

Una limitación importante de los fluoróforos orgánicos es que tienen la tendencia a degradarse y blanquearse con el tiempo bajo iluminación de luz. Esto dificulta su uso para mediciones precisas de procesos celulares. Es más, el blanqueo y la degradación química a menudo pueden ser tóxicos y perturbar significativamente o incluso matar las células.

Existe un consenso creciente entre los científicos de que los nanodiamantes son una de las mejores alternativas de materiales inorgánicos para su uso en la investigación biomédica. debido a su compatibilidad con las células humanas, y debido a sus propiedades químicas y estructurales estables.

Los intentos anteriores de otros equipos de investigación para visualizar nanodiamantes bajo potentes microscopios de luz se han topado con el obstáculo de que el material del diamante per se es transparente a la luz visible. La localización de los nanodiamantes bajo un microscopio se había basado en pequeños defectos en la red cristalina, que emiten fluorescencia bajo iluminación ligera.

La producción de los defectos resultó ser costosa y difícil de realizar de forma controlada. Es más, la luz de fluorescencia emitida por estos defectos, y, a su vez, la imagen obtenida de la exploración microscópica de estos nanodiamantes defectuosos, a veces también es inestable.

En su último artículo, Investigadores de las Escuelas de Biociencias y Física de la Universidad de Cardiff demostraron que los nanodiamantes no fluorescentes (diamantes sin defectos) se pueden obtener de forma óptica y mucho más estable a través de la interacción entre la luz que ilumina y los enlaces químicos que vibran en la estructura reticular del diamante, lo que da como resultado la luz dispersa. en un color diferente.

El documento describe cómo dos rayos láser que golpean a una frecuencia específica se utilizan para impulsar enlaces químicos para que vibren en sincronía. Uno de estos rayos se utiliza para sondear esta vibración y generar una luz, denominada dispersión coherente anti-Stokes Raman (CARS).

Al enfocar estos rayos láser en el nanodiamante, Se genera una imagen CARS de alta resolución. Utilizando un microscopio de fabricación propia, el equipo de investigación pudo medir la intensidad de la luz CARS en una serie de nanodiamantes individuales de diferentes tamaños.

El tamaño del nanodiamante se midió con precisión mediante microscopía electrónica y otros métodos de contraste óptico cuantitativo desarrollados en el laboratorio del investigador. De este modo, pudieron cuantificar la relación entre la intensidad de la luz CARS y el tamaño de las nanopartículas.

Como consecuencia, La señal CARS calibrada permitió al equipo analizar el tamaño y la cantidad de nanodiamantes que se habían entregado a las células vivas. con un nivel de precisión hasta ahora no alcanzado por otros métodos.

Profesora Paola Borri de la Facultad de Biociencias, quien dirigió el estudio, dijo:"Esta nueva modalidad de obtención de imágenes abre la interesante perspectiva de seguir cuantitativamente complejas vías de tráfico celular con importantes aplicaciones en la administración de fármacos. El siguiente paso para nosotros será impulsar la técnica para detectar nanodiamantes de tamaños incluso más pequeños que los que hemos mostrado hasta ahora y demostrar una aplicación específica en la administración de fármacos ".