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Nanotecnología

Para tratar el cáncer con magnetismo

Un grupo de Minas Gerais traza una nueva ruta destinada a producir materiales biomédicos

art4403img1UFMGInvestigadores de Minas Gerais desarrollaron una nueva ruta para la producción de un material formado por nanopartículas magnéticas de óxido de hierro que podrá ser útil en el tratamiento de varios tipos de cáncer. Este sistema biomédico, que está en la pauta de los grandes centros de investigación nanotecnológica y médica del mundo, es el resultado de un extenso trabajo que involucró a investigadores del Departamento de Química y del Centro de Microscopía de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) y del Centro de Desarrollo de Tecnología Nuclear de la Comisión Nacional de Energía Nuclear (CDTN/ Cnen), ubicado en Belo Horizonte. La investigación publicada en 2010 en la revista científica Journal of Sol-Gel Science and Technology, tuvo gran repercusión en el medio académico. En función de la potencialidad de nuestro trabajo y de sus buenos resultados, recibimos de parte de grupos relacionados con la medicina y la oncología varias invitaciones para la divulgación en publicaciones científicas y para la participación en congresos, dice la física Nelcy Della Mohallem, docente de la UFMG y coordinadora de la investigación.

Los materiales magnéticos nanoestructurados, como los constituidos por diferentes formas de óxidos de hierro, se emplean actualmente en procedimientos diagnósticos, tales como la resonancia nuclear magnética (RNM), y están probándose como acarreadores magnéticos de drogas y en tratamientos oncológicos con uso de hipertermia, una terapia basada en el calentamiento del tumor mediante la aplicación de un campo magnético de corriente eléctrica con el objetivo de matar a las células cancerígenas. Este tipo de opción terapéutica explota dos grandes ventajas de los óxidos de hierro: su baja toxicidad en seres humanos y la posibilidad de controlar su magnetización. Formado por nanopartículas de magnetita material magnético compuesto por óxidos de hierro insertas en una matriz de sílice, el nanocompósito es sintetizado en forma de polvo o de monolito, una pequeña pieza empleada en implantes de huesos afectados por tumores. El material posee poros regulares, que varían de 2 a 50 nanómetros de diámetro por eso es denominado mesoporoso, que pueden ser ocupados con varios tipos de fármacos. Una etapa importante del desarrollo es el dimensionamiento de los poros, que debe adecuarse al tamaño de la molécula de la droga. Los investigadores de Minas Gerais están probando en el material una droga llamada doxorrubicina, un antibiótico inyectable empleado en la quimioterapia de diversos tipos de cánceres. El encapsulado de una droga de este tipo es importante debido a su toxicidad. Al ser encapsulada y liberada en forma controlada, conseguimos disminuir los efectos colaterales en el paciente, dice Nelcy.

Campo externo
En los tratamientos con hipertermia, el nanocompósito no  rellenarse obligatoriamente con fármacos, pues el combate contra el tumor puede hacerse mediante el aumento de la temperatura en la zona. El modo de acción es sencillo. Cuando el material llega al tumor, el paciente recibe un campo magnético externo, que es generado por un aparato específico para ese fin. Dependiendo del lugar de la lesión, el material puede ser inyectado con una aguja o transportado por la sangre, con la ayuda de magnetismo externo. El campo magnético hace que las partículas magnéticas presentes en el nanocompósito empiecen a vibrar y se calienten. Temperaturas de 5  grados Celsius (ºC) arriba de la temperatura del cuerpo humano son suficientes para liquidar al tumor sin afectar a las células vecinas, afirma Nelcy. Pero el compósito debe ser controlado correctamente, porque partículas como la magnetita pueden calentarse 20oC arriba de la temperatura del cuerpo humano cuando se las somete a un campo magnético, lo que puede ocasionar daños en las células sanas, dice. Para ser eficiente y aumentar la temperatura dentro de los rangos deseados, el nanocompósito debe ir impregnado con partículas de magnetita de tamaño, distribución y concentración bien definidos.

En la liberación controlada de drogas, la acción es un poco diferente. Cuando el medicamento llega al tumor, se aplica el campo magnético y la vibración de las partículas magnéticas provoca la liberación gradual de la droga contenida en sus poros. En algunos casos, ambos tratamientos pueden aplicarse simultáneamente. El calor ataca a las células del cáncer, mientras que la droga actúa con miras a evitar un rechazo del material o para prevenir una infección. Nuestros nanocompósitos son revestidos de sílice, y por eso son metabolizados por el hígado y expelidos por el organismo.

Uno de los avances del grupo es la ruta de síntesis del material. La investigadora Edésia de Sousa, del CDTN/ Cnen, y la química Karynne Souza, doctoranda del Laboratorio de Materiales Nanoestructurados de la UFMG, también forman parte del equipo. Se trata de una ruta sencilla y muy eficiente. Probamos el material y funcionó muy bien en la franja de temperatura deseada para el tratamiento del cáncer, dice Nelcy. El nanocompósito se elaboró impregnando el sílice mesoporoso SBA-15 con una solución con sulfato férrico, Fe2(SO4)3. Hasta el momento se han realizado pruebas in vitro. El grupo espera iniciar en breve pruebas con animales, a las que les seguirán los ensayos clínicos en seres humanos. Nuestra idea es transferirle el proceso y el nanocompósito a una industria farmacéutica, porque una empresa spin off nosotros incluso podríamos crearla tendría muchas dificultades para sacar el producto al mercado, dice Nelcy. Todos los procedimientos son de alto costo y requieren elevadas inversiones.

Artículo científico
SOUZA, K.C. et al. Mesoporous silica-magnetite nanocomposite: facile synthesis route for application in hyperthermia. Journal of Sol-Gel Science and Technology. v. 53, n. 2, p. 418-27. 2010.

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