Nanozimas inorgánicas que actúan como agentes terapéuticos y de contraste en RM y PET

El grupo de Biomarcadores Moleculares y Funcionales de CIC biomaGUNE ha desarrollado un método de microondas sintético rápido y rentable para producir nanopartículas de ferrita de manganeso ultrapequeñas que actúan como agentes de contraste multimodales avanzados en resonancia magnética (RM) y tomografía computarizada por emisión de positrones (PET) . ); además poseen una actividad catalítica intracelular gracias a la cual se puede inducir una reducción del crecimiento tumoral sin precedentes, para materiales de este tipo, en un modelo preclínico de cáncer de mama. Los resultados de esta investigación, publicados por la revista Pequeñodemostrar que estas nanopartículas tienen características robustas para aplicaciones de nanobiotecnología.

Las nanopartículas de ferrita de manganeso ultrapequeñas están compuestas de hierro, manganeso y oxígeno; son partículas de óxido de hierro que miden aproximadamente 4 nanómetros de tamaño y que contienen manganeso incrustado dentro de su estructura cristalina. Tradicionalmente, este tipo de partículas se producen mediante procesos orgánicos que consumen mucho tiempo y requieren pasos de purificación tediosos. En estos casos, su recubrimiento orgánico imposibilitaba su uso en medio acuoso o biológico. Sin embargo, utilizando un método rápido asistido por microondas en este trabajo, “pudimos demostrar que es posible producir estas nanopartículas solubles en agua listas para usar tanto en células como en estudios preclínicos, y que son al mismo tiempo altamente efectivas como como agentes de contraste para resonancia magnética y como nanozimas imitadoras de catalasa. Además, esta síntesis permite el marcaje de radioisótopos con fines de contraste en imagen PET, lo que amplía su aplicación en bioimagen”, afirma Susana Carregal, investigadora asociada de CIC biomaGUNE y CIBERES.

En este estudio, el grupo de investigación de Carregal demostró “tanto in vitro como en estudios preclínicos cáncer de mama que estas nanopartículas reducen el peróxido de hidrógeno y aumentan el nivel de oxígeno dentro del células tumorales. Estos dos moléculas pequeñas controlan importantes funciones celulares con implicaciones directas en la aparición de enfermedades como la fibrosis pulmonar o el cáncer, por lo que estas nanozimas podrían utilizarse en tratamientos en los que la regulación de estos metabolitos es crucial”, explica Carregal.

Una biblioteca de nanopartículas con variadas propiedades magnéticas y catalíticas

Mediante pequeños cambios, este grupo de investigación elaboró ​​una biblioteca de 14 partículas con diferentes propiedades magnéticas y catalíticas: “Podemos controlar la cantidad de manganeso que introducimos en las partículas sin alterar propiedades como la carga o el tamaño, que son importantes con respecto a su bioseguridad y biodistribución en el cuerpo. Al ajustar la cantidad de manganeso, podemos hacer que las nanozimas adopten varias imágenes y propiedades catalíticas“, dijo el Dr. Carregal. De esta manera, se podría seleccionar la nanozima más adecuada dependiendo de la aplicación elegida.

“El hecho de que la PET se pueda realizar simultáneamente con la RM y el hecho de que las partículas mismas demuestren atenuación de crecimiento tumoral es un notable paso adelante. Esto no se había visto antes. Las partículas normalmente no afectaron el crecimiento del tumor por sí solas”, dijo Carregal. Estas aplicaciones prometedoras abren nuevas vías para el desarrollo de agentes teranósticos más efectivos (agentes que realizan funciones tanto terapéuticas como diagnósticas). “En principio, este es un estudio en una etapa temprana, demuestra el potencial de estos materiales”, agregó.

El investigador insiste en que “todavía queda un largo camino por recorrer. Aunque hemos desarrollado un proceso de síntesis más eficiente y menos costoso, y demostrado su impacto en la biología celular, el estudio de los mecanismos de ajuste de metabolitos y la bioseguridad a largo plazo deben desarrollarse más. »

El grupo de investigación aportó una valiosa herramienta en el campo de las nanoenzimas “gracias no solo a su eficacia catalítica, sino también a su uso combinado como agente de contraste multimodal”. alcance está probado en aplicaciones que pueden tener un impacto en la sociedad”, concluye Carregal.