Las nanopartículas se pueden usar como vehículos poderosos para administrar vacunas y prevenir enfermedades graves, como en el tratamiento de COVID-19 y para administrar medicamentos quimioterapéuticos a las células cancerosas con el objetivo de erradicar las células cancerosas y dejar las células sanas ilesas. Para los pacientes con cáncer, esto tiene el potencial de reducir los efectos secundarios graves que se originan de la toxicidad de los quimioterapéuticos. Desafortunadamente, todavía no existe ningún tratamiento selectivo con nanopartículas aplicado clínicamente (también conocido como nanoterapéutico), y la investigación se centra en mejorar y comprender las nanoterapias actuales. Para su Ph.D. investigación, Laura Woythe examinó más de cerca las nanopartículas y las células cancerosas para diseñar nanoterapias selectivas utilizando técnicas avanzadas de microscopía óptica.

Para mejorar la capacidad de las nanopartículas para atacar las células cancerosas, los científicos pueden aprovechar la forma en que las nanopartículas interactúan con biomarcadores celulares específicos o "receptores" en la superficie de las células. Para ello, en la superficie de las nanopartículas se colocan moléculas o "ligandos" que reconocen receptores celulares específicos.

Sin embargo, este llamado proceso de funcionalización es difícil de controlar, debido al pequeño tamaño de las nanopartículas, lo que hace que algunas moléculas se extravíen, funcionen incorrectamente o se adhieran erróneamente a la superficie de las nanopartículas. Todo esto reduce la capacidad de una nanopartícula para interactuar con las células cancerosas de la forma prevista.

Además, quedan dudas con respecto a la eficiencia de dichos protocolos de unión y si la cantidad de moléculas que estamos uniendo es lo suficientemente eficiente como para atacar las células cancerosas. Los desafíos radican en el pequeño tamaño de las moléculas y los receptores celulares, y los métodos cuantitativos limitados disponibles para estimar el número de moléculas en la superficie de las nanopartículas. En otras palabras, ¿cómo pueden los científicos contar el número de moléculas en la superficie de las nanopartículas para comprobar que las nanopartículas pueden ser eficaces contra las células cancerosas?

Microscopía de súper resolución

Para su Ph.D. investigación, Laura Woythe investigó la funcionalidad de las moléculas unidas a las nanopartículas para el tratamiento selectivo del cáncer utilizando técnicas avanzadas de microscopía óptica o microscopía óptica de "superresolución".

La microscopía de superresolución engloba un grupo de técnicas de microscopía que tienen un poder de resolución 10 veces mayor que la microscopía óptica convencional. Esto permite la visualización de estructuras nanométricas, como nanopartículas y receptores celulares, en el rango de 10 a 100 nanómetros (nm). Este rango de tamaño equivale a visualizar estructuras hasta 5000 veces más pequeñas que un cabello humano.

Usando microscopía de superresolución, Woythe y sus colegas pudieron contar ligandos individuales en nanopartículas y receptores en células cancerosas, lo que permitió el ajuste fino de la interacción de orientación. Estos números pueden contribuir en gran medida a desarrollar una administración nanoterapéutica más eficiente.

La investigación de Woythe es un paso importante hacia una mejor comprensión de los nanomateriales para aplicaciones biomédicas, específicamente la orientación selectiva de células cancerosas y células enfermas sin afectar el tejido sano y, por lo tanto, minimizando los posibles efectos secundarios y la carga que esto causa a los pacientes con cáncer. + Explora más

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