Gracias al trabajo de un equipo interdisciplinario de investigadores en el Centro de Excelencia en Nanotecnología de Dartmouth, financiado por los Institutos Nacionales de Salud, Es posible que pronto las nanopartículas magnéticas (MNP) de próxima generación estén tratando tumores profundamente arraigados y de difícil acceso dentro del cuerpo humano.

Aunque los investigadores advierten que cualquier nueva terapia basada en sus descubrimientos tendrá que resultar segura y eficaz en ensayos clínicos antes de estar disponible de forma rutinaria para las personas con cáncer, señalan el trabajo que publicaron esta semana en el Revista de física aplicada , de AIP Publishing, como un avance significativo.

Crearon una nueva clase de nanopartículas magnéticas en forma de flor con un rendimiento superior en campos magnéticos de bajo nivel y desarrollaron su mecanismo de calentamiento. El trabajo proporciona sugerencias futuras para el desarrollo de una nueva generación de nanopartículas magnéticas de forma irregular para la terapia del cáncer de hipertermia.

¿Qué es la hipertermia clínica? Es una técnica en la que la temperatura de una parte o la totalidad del cuerpo se eleva por encima de lo normal. Se sabe que el calor daña o destruye las células cancerosas, sino aprovecharlo de forma segura y eficaz, El calentamiento debe aplicarse de manera muy específica y el tumor debe mantenerse dentro de un rango de temperatura exacto durante un período de tiempo preciso.

Una forma de lograrlo es administrar nanopartículas y luego calentarlas con energía de la luz, sonido o ondas magnéticas alternas. Esta no es una tarea fácil porque las ondas de radiofrecuencia alternas aplicadas también generan un calentamiento innecesario en los tejidos normales. "Hasta la fecha, la mayoría de las partículas disponibles comercialmente diseñadas para la aplicación de calor de hipertermia muy bien en una frecuencia relativamente alta, fuerte campo magnético, "dijo Fridon Shubitidze, profesor asociado de ingeniería en la Escuela de Ingeniería Thayer de Dartmouth College. "Sin embargo, hay un límite en la frecuencia y la fuerza que se puede aplicar ".

Cuando el cuerpo humano se coloca en un campo alterno fuerte y de alta frecuencia, comienza a calentarse y, si no se marca, esto podría dañar las células normales. "Una forma de evitar dañar el tejido normal es adquiriendo una comprensión más profunda de los mecanismos de calentamiento de las nanopartículas magnéticas y utilizando este conocimiento para crear nanopartículas magnéticas que se calientan a intensidades de campo bajas, "Señaló Shubitidze.

En general, Los materiales magnéticos a granel se calientan cuando experimentan un campo magnético cambiante. "Cuando se reduce al tamaño nano, estos materiales se pueden calentar de diferentes formas que no ocurren a gran escala, "explicó Shubitidze." Algunos involucran movimiento, con las partículas girando físicamente y / o moviéndose bajo la influencia del campo, mientras que otros son completamente no mecánicos y solo implican cambios en la dirección en la que se magnetizan las partículas ".

En general, La hipertermia de nanopartículas magnéticas consta de dos pasos principales:entrega y luego activación de nanopartículas dentro de las células tumorales. Una vez que las nanopartículas magnéticas se envían al interior de las células tumorales, el sistema activa un campo electromagnético que les transfiere energía, creando un calentamiento localizado para destruir las células tumorales.

"La temperatura local está directamente relacionada con la magnitud del campo magnético alterno en el tumor, "Shubitidze elaborado." El campo magnético alterno de una bobina decae rápidamente, así que para aplicar esta tecnología en casos que involucran tumores profundos en el cuerpo, como cánceres de páncreas, lograr un campo magnético alterno de alta amplitud en el tumor requiere un campo magnético alterno de amplitud aún mayor en la superficie. Este campo de alta magnitud también puede elevar la temperatura en los tejidos normales y limita la aplicabilidad de la terapia de hipertermia con nanopartículas magnéticas al no obtener suficiente calor de las partículas. que se encuentran en un tumor profundo dentro del cuerpo ".

Las partículas diseñadas sintetizados y probados por el equipo muestran un rendimiento mejorado a niveles de campo bajos en comparación con sus contrapartes disponibles comercialmente.

Esto marca un paso significativo hacia "permitir el tratamiento de tumores que se encuentran en las profundidades del cuerpo, ", dijo Shubitidze." El mecanismo del calentamiento está dictado por varios factores, como la forma de las nanopartículas, Talla, tipo de material e influencia del medio ambiente circundante. Los análisis mostraron que, además del posible calentamiento por histéresis, el mecanismo de pérdida de potencia de nuestras nanopartículas magnéticas es una pérdida por fricción viscosa impulsada por un campo magnético, que no se consideraba anteriormente dentro de la comunidad de investigación de hipertermia por nanopartículas magnéticas ".

En términos de aplicaciones, La hipertermia de nanopartículas magnéticas resulta eficaz cuando hay suficientes partículas en el tumor. cuando las partículas tienen propiedades de calentamiento favorables, y cuando se emite un campo magnético suficientemente fuerte. La tecnología se puede utilizar como terapia independiente o como terapia adyuvante junto con quimioterapia y radioterapia para el tratamiento del cáncer.

El desarrollo de nanopartículas magnéticas que se calientan a niveles de campo más bajos es un "paso importante para hacer de la hipertermia por nanopartículas magnéticas un tratamiento clínicamente viable para cánceres profundamente arraigados". "Señaló Shubitidze.

¿Qué sigue para el equipo? "Actualmente estamos trabajando para combinar nuestras nanopartículas magnéticas y un nuevo dispositivo para entregar una mayor intensidad de campo al tumor en el caso del cáncer de páncreas". que es un objetivo particularmente difícil para los dispositivos de generación de campo convencionales, "dijo Shubitidze.