Los investigadores de Imperial han probado si las nanopartículas de oro podrían ser tóxicas para las células, descubrir cómo afectan las membranas lipídicas depende de su tamaño.

Las nanopartículas (de hasta 100 nanómetros de diámetro) se fabrican cada vez más para su uso en medicina, tecnología, cosmética y alimentación, pero se desconocen sus posibles impactos sobre la salud humana.

La investigación, publicado hoy en Naturaleza Comunicaciones Química , muestra que las nanopartículas pequeñas (5-10 nm) son las más capaces de perturbar las membranas, que, según los investigadores, debería tenerse en cuenta al diseñar nanopartículas para su uso en el cuerpo.

Las nanopartículas vienen en una amplia variedad de tamaños, formas y materiales, y los sistemas biológicos son complejos, haciendo que determinar cómo interactúan entre sí sea difícil de estudiar. Sin embargo, Los investigadores saben que uno de los primeros pasos clave en la toxicidad es cuando una partícula interactúa con la membrana alrededor de una célula.

Las partículas pueden adherirse al exterior de las membranas, incrustado dentro de ellos, o quedar completamente envuelto y entrar en la celda. Cada uno de estos resultados puede afectar a la célula de diferentes formas; por ejemplo, distorsionar la membrana puede afectar sus propiedades elásticas, potencialmente afectando su capacidad para funcionar.

Ahora, investigadores del Imperial College de Londres han probado nanopartículas de oro con células artificiales, descubrir que la forma en que interactúan depende del tamaño de las nanopartículas, con nanopartículas más pequeñas (5-10 nm) más capaces de entrar en las membranas celulares.

El tamaño importa

Investigadora principal Dra. Claudia Contini, del Departamento de Química de Imperial, dijo:"La creciente producción de nanopartículas ha generado una creciente preocupación con respecto a su impacto en la salud humana y el medio ambiente en general. La identificación de nanopartículas peligrosas para los organismos naturales es difícil dada la amplia variedad de nanopartículas, sus diversas propiedades y la complejidad de las entidades biológicas.

"Con un sistema simplificado, pudimos demostrar que el destino de una nanopartícula en contacto con una membrana está determinado por su tamaño. Las nanopartículas más pequeñas tienen más posibilidades de entrar dentro de la membrana en comparación con los tamaños más grandes, lo que debe tenerse en cuenta a la hora de predecir qué nanopartículas pueden ser peligrosas ".

Las nanopartículas de oro se están investigando para varios usos dentro del cuerpo, incluida la ayuda en la detección de tumores y la administración de fármacos o agentes de terapia génica. Las nanopartículas generalmente están "funcionalizadas", recubiertas con moléculas que las ayudan a dirigirse a receptores específicos en las membranas celulares que les permiten interactuar o ingresar a la célula.

Sin embargo, se desconocía si la funcionalización era siempre necesaria para la interacción, o si las nanopartículas podrían interactuar espontáneamente. El equipo probó diferentes tamaños de nanopartículas de oro no funcionalizadas con células artificiales que imitan las propiedades de las membranas celulares biológicas. El uso de estas simples imitaciones de células les permitió centrarse en las interacciones membrana-nanopartícula.

Diseñando futuras nanopartículas

Descubrieron que nanopartículas más grandes (50-60 nm) a veces se adherían al exterior de la membrana, pero causó una interrupción mínima, nanopartículas de tamaño mediano (25-35 nm) se adhirieron con mayor frecuencia a la superficie y causaron cierta distorsión, y nanopartículas más pequeñas (5-10 nm) distorsionaron significativamente la membrana, doblarlo hacia adentro a veces con varias nanopartículas apiladas, causando una distorsión tubular.

Por lo tanto, las nanopartículas más pequeñas pueden causar efectos secundarios tóxicos no deseados en el cuerpo cuando no se funcionalizan, un factor que, según el equipo, debe tenerse en cuenta al diseñar nanopartículas médicas.

Los hallazgos de la investigación también tienen una ventaja:a veces es útil que las nanopartículas ingresen a las membranas, por ejemplo, cuando se administran medicamentos directamente a las células. Por tanto, las nanopartículas de oro más pequeñas pueden ser mejores sistemas de administración de fármacos si se introducen más fácilmente en la célula.