Nuevos hallazgos de investigación de la Universidad de Texas en Dallas revelan cómo los riñones filtran partículas ultrapequeñas diseñadas, lo que puede conducir a nuevas formas de desarrollar terapias dirigidas para la detección y el tratamiento de enfermedades renales y cánceres.

El equipo, dirigido por el Dr. Jie Zheng, profesor asociado de química en la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas, sintetizó una serie de nanoclusters de oro con números específicos de átomos, creando diferentes tamaños de partículas de oro. Investigaron cómo el riñón elimina cada una de las partículas, que son inferiores a 1 nanómetro, del cuerpo.

"Nos sorprendió descubrir que las nanopartículas de oro más pequeñas se filtraron de cuatro a nueve veces más lento que las de unos pocos átomos más grandes en la etapa de eliminación temprana, ", Dijo Zheng." Estos hallazgos ayudan a mejorar aún más nuestra comprensión de la filtración renal en el régimen subnanométrico y muestran con qué precisión el riñón puede responder a las nanopartículas ultrapequeñas. Esperamos que este nuevo conocimiento pueda ayudar potencialmente en la creación de terapias que puedan atacar las enfermedades renales ".

El equipo identificó un filtro de corte de tamaño que atrapaba pequeñas nanopartículas pero permitía que las partículas más grandes viajaran rápidamente. Los resultados aparecen en la revista Nanotecnología de la naturaleza .

"Las imágenes de rayos X de todo el cuerpo de las diferentes partículas de oro mostraron claramente sus diferentes velocidades de transporte desde el riñón a la vejiga, "Dijo Zheng.

La partícula de oro más pequeña se eliminó a través de los riñones hacia la vejiga mucho más lentamente que las más grandes, lo que parece contrario a nuestra comprensión de cómo funcionan los riñones.

"En nuestros libros de texto de fisiología, lo que a menudo sabemos es que las partículas más pequeñas se eliminan más rápido que las grandes, que es cierto para partículas mayores de 1 nanómetro, "Dijo Zheng." Sin embargo, una vez que las nanopartículas son más pequeñas que eso, esta ley de escala de tamaño cambia ".

Los investigadores se centraron en el glomérulo, una red de capilares que forman una unidad básica del sistema de filtración de los riñones. La barrera de filtración glomerular es una estructura de múltiples capas a través de la cual se filtra el plasma sanguíneo. Al comparar la distribución de nanopartículas en el glomérulo, Los investigadores encontraron que una capa en particular, el glicocáliz endotelial glomerular, atrapa más fácilmente a los nanoclusters de oro más pequeños.

El glucocáliz no solo es un componente importante del glomérulo, sino que también recubre extensamente los vasos sanguíneos donde los investigadores descubrieron tendencias similares en las tasas de filtración.

Esta observación proporciona nuevos conocimientos para el diagnóstico de enfermedades como la insuficiencia renal crónica y la aterosclerosis, que es causado por depósitos de grasa dentro de las paredes de los vasos sanguíneos.

Las nanopartículas tienen muchas aplicaciones biomédicas potenciales, como ayudar en el diagnóstico y tratamiento del cáncer. El grupo de Zheng descubrió que reducir el tamaño de las partículas en el rango subnanométrico podría ser una estrategia valiosa para mejorar las capacidades de la nanomedicina para atacar tumores.

"La comprensión integral de cómo el cuerpo interactúa con nanopartículas diseñadas, especialmente en régimen subnanométrico, potencialmente podría traer avances futuros a la nanomedicina en el ámbito de la eficacia del tratamiento del cáncer, "dijo Bujie Du, Estudiante de doctorado de UT Dallas y autor principal del artículo. "También ayuda a allanar el camino para las futuras aplicaciones médicas de la nanomedicina ultrapequeña".

Du pasó cuatro años trabajando en el proyecto con sus compañeros investigadores de UT Dallas.

"Definitivamente aprendimos mucho sobre cómo funciona el riñón durante este largo viaje, y estoy muy feliz de ver que el arduo trabajo fue retribuido, " ella dijo.

Otros autores del grupo de investigación de Zheng fueron los estudiantes graduados de UT Dallas Xingya Jiang y Qinhan Zhou y el profesor asistente de investigación Dr. Mengxiao Yu.

"El importante descubrimiento fue posible gracias a la colaboración con el profesor Rongchao Jin y su estudiante Anindita Das de la Universidad Carnegie Mellon, ", Dijo Zheng." Tenemos un gran equipo ".