Pequeños objetos magnéticos, que se han utilizado con éxito en aplicaciones tecnológicas como el almacenamiento de datos, se muestran prometedores en el campo biomédico. Las nanoestructuras magnéticas tienen propiedades interesantes que potencian las aplicaciones novedosas en el diagnóstico médico y permiten la exploración de nuevas técnicas terapéuticas.

En esta semana Revisión de física aplicada los investigadores revisan el estado del arte en este campo. Un avance especialmente interesante implica una configuración de nanodiscos exótica, conocido como estado de vórtice, donde los momentos magnéticos se organizan en una geometría rizada.

Aislar y separar células de una muestra de sangre o tejido es crucial para una variedad de aplicaciones médicas, como la terapia génica o el diagnóstico y tratamiento del cáncer. Los procedimientos estándar incluyen filtración y centrifugación, pero las celdas de tamaños o densidades similares no se pueden separar de esta manera.

Un enfoque a este problema ha sido recubrir perlas esféricas de óxido de hierro con anticuerpos que se unen específicamente a las células de interés. Las células deseadas se separan luego con campos magnéticos aplicados. Sin embargo, esto puede requerir altas intensidades de campo magnético, por lo que se ha probado un segundo enfoque utilizando nanocables.

Una tercera forma involucra nanodiscos, ya sea en un estado de vórtice o una configuración antiferromagnética sintética, que consta de dos capas ferromagnéticas separadas por una capa no magnética. La superficie de las pequeñas estructuras se puede tratar con sondas fluorescentes, permitiendo a los investigadores observar el movimiento de las partículas en respuesta a un campo aplicado.

Otra aplicación biomédica que puede beneficiarse de las nanoestructuras magnéticas es la resonancia magnética. Debido a que la técnica básica tiene baja sensibilidad, Por lo general, se necesitan agentes de contraste. Los agentes más utilizados son los complejos de gadolinio, pero estos han planteado problemas de toxicidad. Tanto los nanodiscos como los nanocables recubiertos con sustancias biocompatibles tienen propiedades que los convertirían en buenos agentes de contraste para resonancia magnética.

Un área de aplicación innovadora de nanoestructuras magnéticas implica la aniquilación celular dirigida para el tratamiento del cáncer. Los nanodiscos creados en un estado de vórtice de espín o una configuración antiferromagnética sintética son muy prometedores para este uso.

Altas tasas de muerte de células tumorales, hasta el 90%, se observaron cuando se utilizaron campos magnéticos relativamente débiles con ellos. El mecanismo que conduce a la muerte celular es una fuerte fuerza mecánica que se produce cuando un campo magnético giratorio hace girar los nanodiscos, destruyendo las células tumorales desde el interior.

La mayoría de estos estudios se han realizado en el laboratorio, entonces algunas situaciones, como la retención o excreción por órganos internos o el transporte a través de capilares, aún podría ser un problema. Se requieren más estudios para abordar estos efectos del mundo real.