El pigmento melanina de la piel oscura protege contra los rayos dañinos del sol al absorber la energía de la luz y convertirla en calor. Esto podría convertirlo en una herramienta muy eficaz en el diagnóstico y tratamiento de tumores. como lo demostró un equipo de la Universidad Técnica de Munich (TUM) y Helmholtz Zentrum München. Los científicos crearon nanopartículas derivadas de la membrana celular cargadas con melanina, que mejoró la formación de imágenes tumorales en un modelo animal y, al mismo tiempo, ralentizó el crecimiento del tumor.

Las nanopartículas se consideran un arma prometedora en la lucha contra los tumores debido a que el tejido tumoral las absorbe más fácilmente que las células sanas porque su sistema vascular es más permeable. Un buen ejemplo lo proporcionan las vesículas de la membrana externa (OMV), que son básicamente pequeñas burbujas rodeadas por una membrana bacteriana. Estas partículas de 20 a 200 nanómetros son de interés porque son biocompatibles, biodegradable y se puede producir fácil y económicamente en bacterias, incluso en grandes volúmenes. Una vez cargado con agentes activos medicinales, son fáciles de administrar.

Nanopartículas que transportan una carga negra

El enorme potencial de las OMV en el diagnóstico y tratamiento de tumores ha sido demostrado por el Prof. Vasilis Ntziachristos, Profesor de Imagen Biológica en TUM, y su equipo. Su trabajo se basa en las propiedades características de las OMV y la melanina.

Dr. Vipul Gujrati, primer autor del estudio, explica el principio:"La melanina absorbe la luz con mucha facilidad, incluso en el espectro infrarrojo. Usamos esta luz en nuestra técnica de imágenes optoacústicas para el diagnóstico de tumores. Al mismo tiempo, convierte esta energía absorbida en calor, que luego se emite. El calor también es una forma de combatir los tumores; actualmente, otros investigadores están explorando este método en ensayos clínicos ".

Optoacústica, un método que ha sido significativamente avanzado por Ntziachristos, combina los beneficios de la tecnología de imágenes ópticas y ultrasonido. Los pulsos de láser débiles calientan suavemente el tejido, provocando que se expanda brevemente muy levemente. Las señales de ultrasonido se producen cuando el tejido se contrae nuevamente a medida que se enfría. Las señales medidas varían según el tipo de tejido. Los científicos los registran con detectores especiales y los "traducen" en imágenes tridimensionales. Las moléculas o sondas sensoras (como las OMV) pueden mejorar aún más la especificidad y precisión de la técnica.

La acumulación de calor reduce el crecimiento tumoral

Inicialmente, los científicos tuvieron que superar un problema específico de la melanina:no es muy soluble en agua y, por lo tanto, es difícil de administrar. Aquí es donde entraron en juego los OMV. Los investigadores diseñaron bacterias de tal manera que produzcan melanina y la almacenen en sus nanopartículas derivadas de la membrana. Luego probaron las nanopartículas negras en ratones que tenían tumores en la región lumbar. Las partículas se inyectaron directamente en el tumor, que se excitó con pulsos de láser infrarrojo como parte del procedimiento optoacústico.

Las OMV demostraron ser sondas de sensor adecuadas para esta técnica de diagnóstico porque ofrecieron imágenes de alto contraste del tumor. También son adecuados para enfoques de terapia fototérmica, donde el tejido tumoral se calienta con pulsos de láser más fuertes para destruir las células cancerosas. La melanina en las nanopartículas hizo que la temperatura del tejido tumoral aumentara de 37 ° C a hasta 56 ° C. Los tumores de control sin melanina solo alcanzaron una temperatura máxima de 39 ° C. En los diez días siguientes al tratamiento, los tumores crecieron a un ritmo significativamente más lento que los del grupo de control que no habían recibido OMV de melanina. Este efecto de calor se vio amplificado por otro efecto positivo de las partículas:al provocar una ligera inflamación inespecífica en el tejido tumoral, el sistema inmunológico se activó para atacar el tumor.

"Nuestras nanopartículas de melanina encajan en el nuevo campo médico de los teranósticos, donde se combinan la terapia y el diagnóstico. Esto las convierte en una opción muy interesante para su uso en la práctica clínica, ", dice Ntziachristos. Los científicos ahora desarrollarán aún más sus OMV para llevarlos al uso clínico en el futuro.