Científicos desarrollan nanopartículas híbridas para luchar contra el cáncer y las bacterias

Estos nanomateriales también actuaron como catalizadores y agentes antibacteriales. Los resultados de la investigación llevada a cabo por los especialistas de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS) y sus colegas del Centro Científico Nacional de Microbiología y Biotecnología Aplicada y de la Universidad de Queensland (Brisbane, Australia), se han publicado en la revista Beilstein Journal of Nanotechnology.

El interés hacia los nanomateriales se debe a que, en caso de reducir las dimensiones de una partícula hasta un nanómetro —lo que equivale a la millonésima parte de un metro— se producen cambios en su estructura electrónica y también se ponen de manifiesto nuevas propiedades físicas y químicas de la sustancia. Por ejemplo, una magneto puede perder completamente sus propiedades magnéticas si se reduce su tamaño hasta los 10 nanómetros.

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Actualmente, los científicos están pasando de la investigación de nanopartículas individuales —fullerenos, nanotubos…— a investigar las composiciones de varios materiales a escala nanonivel. Además, ha aparecido un concepto de nanomateriales híbridos que tienen las propiedades de cada uno de sus componentes.

Gracias a la hibridación se pueden obtener combinaciones de propiedades que anteriormente eran incompatibles, por ejemplo, alternar un material sólido y uno plástico al mismo tiempo. Además, los científicos descubrieron que las combinaciones de nanomateriales destacan con frecuencia por tener unas mejores propiedades o incluso nuevas en comparación con las iniciales. La ciencia vinculada a los materiales nanohíbridos justo empieza a dar sus primeros pasos.

Los científicos de la NUST MISIS investigan las propiedades de los nanomateriales híbridos a partir de las nanopartículas del nitruro de boro (BN) porque es un elemento químicamente inerte, biocompatible y tiene una baja densidad específica.

Los nanomateriales híbridos basados en nitruro de boro son los principales y más prometedores componentes entre los biomateriales, catalizadores y sensores de nueva generación. Estos híbridos presentan una combinación eficiente de propiedades: biocompatibilidad, alta densidad y termoconductividad, estabilidad química y alto aislamiento eléctrico. Esto explica su eficacia en la creación de nuevos productos biofarmacéuticos, en el incremento de la solidez de metales ligeros y polímeros, en la fabricación de películas transparentes superhidrófobas y en los dispositivos cuánticos.

"Hemos estudiado las propiedades de los nanohíbridos a partir de las nanopartículas del nitruro de boro y plata (BN/Ag) y descubrimos muchos usos potenciales. Nos interesa especialmente su posible empleo en el tratamiento de enfermedades oncológicas, así como la actividad catalítica y antibacterial que muestran estas sustancias", explica el colaborador del laboratorio Nanomateriales Inorgánicos de la NUST MISIS, Andréi Matvéev, uno de los autores de la investigación.

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Según el científico, los nanohíbridos pueden usarse en el campo de la oncología para fabricar productos que transporten los medicamentos directamente al tumor. Los nanohíbridos cargados con medicamentos se convierten en contenedores que deben transportarse dentro de las células cancerosas. Para esto se modifican mediante la adhesión a su superficie del ácido fólico —vitamina В9— a través de una nanopartícula de plata.

En las células cancerosas hay un mayor número de receptores del ácido fólico, por eso los nanohíbridos modificados con el ácido fólico se acumulan en tales tejidos y su concentración en esos puntos se vuelve mil veces mayor que en los tejidos sanos. Dentro de la célula tumoral la acidez es mayor que en el espacio intercelular, y el cambio de acidez provoca la liberación del medicamento del nanocontenedor.

"Así las cosas, el medicamento actúa, ante todo, dentro de las células tumorosas, lo que reduce altamente la concentración del medicamento en el organismo y por consiguiente previene la intoxicación", destaca Matvéev.

Según los autores del estudio, los nanohíbridos modificados para el transporte directo pueden usarse también para el tratamiento de enfermedades oncológicas con métodos isotópicos y para la terapia por captura neutrónica de boro.

Las partículas sintetizadas mostraron también una alta actividad antibacteriana contra la Escherichia coli, que suele encontrarse en el agua sucia. Por eso la desinfección del agua con tales nanohíbridos puede ser eficaz en situaciones de emergencia o en zonas de guerra.

Los nanohíbridos basados en nanopartículas de nitruro de boro pueden usarse también como materiales fotoluminiscentes que se exponen a los rayos ultravioleta.