Los investigadores han encontrado una manera fácil de producir nanopartículas de carbono que son lo suficientemente pequeñas como para evadir el sistema inmunológico del cuerpo. reflejan la luz en el rango del infrarrojo cercano para una fácil detección, y transportar cargas útiles de medicamentos farmacéuticos a los tejidos seleccionados.

A diferencia de otros métodos para fabricar nanopartículas de carbono, que requieren equipos costosos y procesos de purificación que pueden llevar días, el nuevo enfoque genera las partículas en unas pocas horas y utiliza solo un puñado de ingredientes. incluida la melaza comprada en la tienda.

Los investigadores, dirigido por los profesores de bioingeniería de la Universidad de Illinois Dipanjan Pan y Rohit Bhargava, reportar sus hallazgos en la revista Pequeña .

"Si tienes un microondas y miel o melaza, prácticamente puedes hacer estas partículas en casa, "Pan dijo." Simplemente mezcle y cocine por unos minutos, y obtienes algo que parece char, pero eso son nanopartículas con alta luminiscencia. Este es uno de los sistemas más simples que se nos ocurren. Es seguro y altamente escalable para un eventual uso clínico ".

Estas esferas de carbono de "próxima generación" tienen varias propiedades atractivas, los investigadores encontraron. Dispersan la luz de forma natural de una manera que los hace fáciles de diferenciar de los tejidos humanos. eliminando la necesidad de agregar colorantes o moléculas fluorescentes para ayudar a detectarlos en el cuerpo.

Las nanopartículas están recubiertas con polímeros que afinan sus propiedades ópticas y su tasa de degradación en el cuerpo. Los polímeros se pueden cargar con fármacos que se liberan gradualmente.

Las nanopartículas también se pueden hacer bastante pequeñas, menos de ocho nanómetros de diámetro (un cabello humano tiene 80, 000 a 100, 000 nanómetros de espesor).

"Nuestro sistema inmunológico no reconoce nada por debajo de los 10 nanómetros, "Pan dijo." Entonces, estas pequeñas partículas están camufladas, Yo diría; se esconden del sistema inmunológico humano ".

El equipo probó el potencial terapéutico de las nanopartículas cargándolas con un fármaco anti-melanoma y mezclándolas en una solución tópica que se aplicó a la piel de cerdo.

El laboratorio de Bhargava utilizó técnicas espectroscópicas vibratorias para identificar la estructura molecular de las nanopartículas y su carga.

"La espectroscopia Raman e infrarroja son las dos herramientas que se utilizan para ver la estructura molecular, ", Dijo Bhargava." Creemos que cubrimos esta partícula con un polímero específico y con una carga de fármaco específica, pero ¿realmente lo hicimos? Usamos la espectroscopia para confirmar la formulación y visualizar la liberación de las partículas y las moléculas del fármaco ".

El equipo descubrió que las nanopartículas no liberaban la carga útil del fármaco a temperatura ambiente, pero a la temperatura corporal comenzó a liberar el fármaco anticanceroso. Los investigadores también determinaron qué aplicaciones tópicas penetraron la piel hasta la profundidad deseada.

En experimentos posteriores, los investigadores descubrieron que podían alterar la infusión de las partículas en las células del melanoma ajustando los recubrimientos poliméricos. Las imágenes confirmaron que las células infundidas comenzaron a hincharse, un signo de muerte celular inminente.

"Esta es una plataforma versátil para transportar una gran cantidad de medicamentos, para el melanoma, para otros tipos de cánceres y otras enfermedades, "Dijo Bhargava." Puedes cubrirlo con diferentes polímeros para darle una respuesta óptica diferente. Puedes cargarlo con dos drogas, o tres, o cuatro, para que pueda realizar una terapia con múltiples fármacos con las mismas partículas ".

"Al utilizar una química de superficie definida, podemos cambiar las propiedades de estas partículas, ", Dijo Pan." Podemos hacer que brillen a una cierta longitud de onda y también podemos sintonizarlos para que liberen las drogas en presencia del entorno celular. Es decir, Creo, la belleza del trabajo ".