Imagine un vehículo diminuto con una estructura nanomagnética, que puede conducirse a través del cuerpo humano a través de campos magnéticos externos. Al llegar a su destino, el vehículo puede liberar un fármaco o calentar las células cancerosas sin afectar el tejido sano. Científicos de diferentes disciplinas están trabajando en esta visión. Un grupo de investigación multidisciplinario de la Universidad del País Vasco, Leioa, España, explora los talentos de las llamadas bacterias magnetotácticas, que tienen la sorprendente propiedad de formar nanopartículas de óxido de hierro magnético dentro de sus células. Estas partículas, con diámetros de alrededor de 50 nanómetros (100 veces más pequeñas que las células sanguíneas), se organizan, dentro de la bacteria, en una cadena. El equipo español persigue la idea de utilizar estas "bacterias magnéticas" como agentes de hipertermia magnética para tratar el cáncer:Dirigidas al sitio del cáncer, las nanoestructuras magnéticas deben ser calentadas por campos externos para quemar las células cancerosas.

Ahora, los investigadores han cooperado con un equipo de físicos dirigido por Sergio Valencia en HZB para explorar estas propiedades magnéticas en detalle. El grado de éxito de todas estas aplicaciones depende de las propiedades magnéticas de los nanoimanes individuales. Pero dado que las señales que se originan en estas estructuras magnéticas superdiminutas son bastante débiles, es necesario promediar los valores de miles de estructuras de este tipo para obtener datos significativos.

Los valores medios no son suficientes

Hasta ahora, solo se podían medir estos valores promedio, lo que impone algunas limitaciones en el diseño de aplicaciones de nanoimanes personalizadas. Pero esto ahora ha cambiado. La física española Lourdes Marcano ha desarrollado un nuevo método. "Ahora podemos obtener información precisa sobre las propiedades magnéticas de varios nanoimanes individuales de manera simultánea", dice.

Anisotropía magnética para cada partícula

El método permite medir las propiedades magnéticas de nanoestructuras magnéticas individuales, incluso cuando están integradas en entidades biológicas. Las imágenes magnéticas en el microscopio de rayos X de transmisión de barrido MAXYMUS en BESSY II con la ayuda de simulaciones teóricas proporcionan información sobre la llamada anisotropía magnética de cada nanopartícula individual dentro del campo de visión del microscopio. El método ha sido probado determinando la anisotropía magnética de nanopartículas magnéticas dentro de una bacteria. La anisotropía magnética es un parámetro importante para controlar y dirigir las nanopartículas magnéticas, ya que describe cómo reacciona una nanopartícula magnética a los campos magnéticos externos aplicados en una dirección arbitraria.

Futura técnica de laboratorio estándar

"En realidad, la obtención de imágenes magnéticas de nanopartículas magnéticas dentro de una célula biológica con suficiente resolución espacial requiere el uso de microscopios de rayos X. Desafortunadamente, esto solo es posible en instalaciones de investigación a gran escala, como BESSY II, que proporcionan una radiación de rayos X suficientemente intensa. En Sin embargo, en el futuro, con el desarrollo de fuentes compactas de rayos X de plasma, este método podría convertirse en una técnica estándar de laboratorio”, dice Sergio Valencia. La investigación fue publicada en ACS Nano . + Explora más

Visualización del origen de las fuerzas magnéticas mediante microscopía electrónica de resolución atómica