Las imágenes muestran tomografías por emisión de positrones de un ratón con un tumor grande (junto a la flecha blanca). El tumor se trata con nanopartículas, que se inyectan directamente en el tumor y luego se iluminan con luz láser infrarroja cercana. La luz láser calienta las nanopartículas, así dañando o matando las células cancerosas (flechas rojas). Crédito:Kamilla Nørregaard y Jesper Tranekjær Jørgensen, Panum Inst.
Los tratamientos contra el cáncer basados en la irritación con láser de pequeñas nanopartículas que se inyectan directamente en el tumor canceroso funcionan y pueden destruir el cáncer desde adentro. Investigadores del Instituto Niels Bohr y la Facultad de Ciencias de la Salud de la Universidad de Copenhague han desarrollado un método que mata las células cancerosas utilizando nanopartículas y láseres. El tratamiento se ha probado en ratones y se ha demostrado que los tumores cancerosos están considerablemente dañados. Los resultados se publican en la revista científica, Informes científicos .
Los tratamientos tradicionales contra el cáncer, como la radiación y la quimioterapia, tienen efectos secundarios importantes, porque no solo afectan a los tumores cancerosos, sino también las partes sanas del cuerpo. Un gran proyecto de investigación interdisciplinar entre físicos del Instituto Niels Bohr y médicos y biólogos humanos del Instituto Panum y Rigshospitalet ha desarrollado un nuevo tratamiento que solo afecta a los tumores cancerosos a nivel local y, por lo tanto, es mucho más suave para el cuerpo. El proyecto se llama Nanopartículas activadas por láser para la eliminación de tumores (LANTERN). La jefa del proyecto es la profesora Lene Oddershede, biofísico y director del grupo de investigación Optical Tweezers del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague en colaboración con el profesor Andreas Kjær, jefe del Cluster for Molecular Imaging, Instituto Panum.
Después de experimentar con membranas biológicas, los investigadores ahora han probado el método en ratones vivos. En los experimentos, los ratones reciben tumores cancerosos de células cancerosas humanas cultivadas en laboratorio.
Los experimentos se realizaron con nanopartículas de diferentes tamaños y estructuras. Los dos primeros de la serie consistieron en oro macizo y el último consistió en un núcleo de vidrio con una superficie de oro. Las perlas se iluminaron con luz infrarroja cercana con longitudes de onda de 807 nanómetros y 1064 nanómetros. La nanopartícula de mayor efecto fue la perla de vidrio bañada en oro. Crédito:Kamilla Nørregaard, Panum Inst.
"El tratamiento consiste en inyectar pequeñas nanopartículas directamente en el cáncer. Luego, se calientan las nanopartículas desde el exterior usando láseres. Es una fuerte interacción entre las nanopartículas y la luz láser, lo que hace que las partículas se calienten. Entonces, lo que sucede es que las partículas calentadas dañan o matan las células cancerosas, "explica Lene Oddershede.
Diseño y efecto
Las pequeñas nanopartículas tienen entre 80 y 150 nanómetros de diámetro (un nanómetro es una millonésima de milímetro). Las partículas probadas consisten en oro sólido o una estructura de capa que consiste en un núcleo de vidrio con una capa delgada de oro alrededor. Algunos de los experimentos tenían como objetivo descubrir qué partículas son más efectivas para reducir los tumores.
El dibujo muestra un ratón con un tumor canceroso en su pata trasera. Las nanopartículas se inyectan directamente en el tumor, que luego se ilumina con luz láser infrarroja cercana. La luz láser de infrarrojo cercano penetra bien a través del tejido y no causa daños por quemaduras. Crédito:amilla Nørregaard, Panum Inst.
"Como físicos, tenemos una gran experiencia en la interacción entre la luz y las nanopartículas y podemos medir con mucha precisión la temperatura de las nanopartículas calentadas. La eficacia depende de la combinación correcta entre la estructura y el material de las partículas, su tamaño físico y la longitud de onda de la luz, "explica Lene Oddershede.
Los experimentos mostraron que los investigadores obtuvieron los mejores resultados con nanopartículas que tenían un tamaño de 150 nanómetros y consistían en un núcleo de vidrio recubierto de oro. Las nanopartículas se iluminaron con luz láser infrarroja cercana, que es el mejor para penetrar a través del tejido. A diferencia de la radioterapia convencional, la luz del láser del infrarrojo cercano no causa ningún daño por quemaduras en el tejido por el que pasa. Solo una hora después del tratamiento, ya podían ver directamente con las tomografías por emisión de positrones que las células cancerosas habían sido destruidas y el efecto continuó durante al menos dos días después del tratamiento.
"Ahora hemos demostrado que el método funciona. A largo plazo, nos gustaría que el método funcionara inyectando las nanopartículas en el torrente sanguíneo, donde terminan en los tumores que pueden haber hecho metástasis. Con los escáneres PET podemos ver dónde están los tumores e irritarlos con láseres, al mismo tiempo que se evalúa eficazmente qué tan bien ha funcionado el tratamiento poco después de la irradiación. Además, cubriremos las partículas con quimioterapia, que es liberado por el calor y que también ayudará a matar las células cancerosas, "explica Lene Oddershede.
