Un equipo de científicos de Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), en colaboración con investigadores de la Universidad Monash de Australia, ha logrado aumentar significativamente la estabilidad y biocompatibilidad de nanopartículas especiales transductoras de luz. El equipo ha desarrollado las llamadas nanopartículas de "conversión ascendente" que no solo convierten la luz infrarroja en luz ultravioleta visible, pero también son solubles en agua, permanecer estable en fluidos corporales complejos como suero sanguíneo, y se puede utilizar para almacenar medicamentos. Han creado una herramienta que potencialmente podría hacer que la lucha contra el cáncer sea significativamente más eficaz. Los investigadores publicaron recientemente sus resultados en la revista Angewandte Chemie .

Las nanopartículas son estructuras diminutas, normalmente menos de 100 nanómetros de tamaño, que es aproximadamente de 500 a 1000 veces más pequeño que el grosor de un cabello humano. Estos materiales están recibiendo una atención cada vez mayor para aplicaciones biomédicas. Si está equipado con las propiedades adecuadas, pueden llegar a casi cualquier tejido del cuerpo humano a través del torrente sanguíneo, convirtiéndose en sondas corporales perfectas.

Se sabe desde hace algunos años que la distribución de nanopartículas en el cuerpo está determinada esencialmente por su tamaño y propiedades superficiales. La Dra. Tanmaya Joshi del Instituto de Investigación Radiofarmacéutica del Cáncer de HZDR dice:"Los nanomateriales de conversión ascendente son de gran interés para la obtención de imágenes biomédicas". "Cuando se estimulan con luz infrarroja, pueden emitir un azul brillante, verde, o señales rojas. Si tenemos éxito en la navegación de tales nano-sondas a los tejidos enfermos, puede ser particularmente útil para el diagnóstico de cáncer, "el fotoquímico del equipo, Dr. Massimo Sgarzi, adicional.

Sin embargo, Estos convertidores de luz muestran poca solubilidad en agua o fluidos tisulares, una característica imprescindible antes de que se pueda imaginar cualquier uso diagnóstico o terapéutico. Para el equipo de HZDR esto no fue un obstáculo, sino más bien un desafío:"Usamos una mezcla de polímeros única para cubrir las partículas, "dice el Dr. Joshi, que se unió a HZDR en 2017 de la Universidad de Monash, como becario de Humboldt. La adición de esta cubierta protectora hace que las nanopartículas transductoras de luz sean biocompatibles. El biólogo Dr. Kristof Zarschler agrega:"Los upconverters ahora son solubles en agua e incluso tienen una carga superficial neutra. Nuestra investigación muestra que esta nueva cubierta puede evitar casi por completo que las propias sustancias del cuerpo (presentes en el suero sanguíneo) se unan al partículas. En otras palabras, las nanopartículas ahora parecen llevar una capa de invisibilidad. Esta, creemos, ayudará a evitar su reconocimiento y eliminación por fagocitos del sistema inmunológico ".

Para mantener estables las nuevas nano-sondas durante semanas en un entorno biológico complejo, los científicos unen fotoquímicamente los componentes de la capa protectora entre sí:"Simplemente irradiamos nuestras nanopartículas con luz ultravioleta. Esto crea enlaces adicionales entre los componentes moleculares que constituyen la cubierta protectora, muy parecidos al coser las partes individuales de la capa de invisibilidad con la ayuda de la luz, "explica el estudiante de doctorado, Anne Nsubuga. Ella agrega además, "Esta capa tiene solo unos pocos nanómetros de espesor, e incluso se puede utilizar para ocultar otras sustancias, por ejemplo, medicamentos contra el cáncer, que luego podría liberarse en el tumor y destruirlo ".

Tras este gran avance, el equipo ahora tiene la intención de validar sus resultados actuales en organismos vivos:"Para esto, primero tenemos que llevar a cabo experimentos con animales estrictamente regulados y éticamente aceptables. Solo cuando nuestra tecnología stealth-cap funcione en estos sin efectos secundarios, se explorará en detalle su potencial médico y se podrá considerar su aplicación en los pacientes, "explica con cautela el líder del grupo, el Dr. Holger Stephan.