Cómo el silicio puede detectar casos de cáncer

Los resultados de este trabajo están publicados en la prestigiosa revista científica Advanced Optical Materials.

Las nanopartículas son únicas desde el punto de vista del diagnóstico y el tratamiento de enfermedades oncológicas. Están cubiertas con algunos polímeros, como el polietilenglicol, y pueden circular libremente en la sangre y acumularse en el tumor debido a los 'huecos' en los vasos sanguíneos en esta área —acumulación pasiva— o como resultado del uso de especiales moléculas de transporte —acumulación activa—.

Las nanopartículas pueden detectarse en los tejidos del organismo debido a respuestas ópticas, como por ejemplo, la emisión fluorescente. Esto hace posible detectar el área de tumor donde se observa su acumulación. Además, las nanopartículas pueden ejercer una influencia terapéutica en el tumor tanto por sí mismas, como en calidad de medio de transporte para fármacos como radionúclidos.

​El silicio es uno de los materiales inorgánicos más seguros para los sistemas biológicos debido a su biocompatibilidad ideal y la biodegradabilidad en el organismo. Las nanopartículas de silicio pueden usarse con eficacia en la terapia relacionada con un sobrecalentamiento local (hipertermia) y la destrucción de las células cancerosas por irradiación de la luz, radiación de radiofrecuencia o ultrasonido. Es difícil visualizar en biotejidos las nanopartículas de silicio de dimensiones óptimas desde el punto de vista de la terapia (20-100 nm) porque no son capaces de emitir fluorescencia.

Un grupo de científicos de la MEPhI y otros institutos científicos rusos y extranjeros presentó una solución al problema de visualización de nanopartículas relativamente grandes en biotejidos, informó el tutor de investigación del Instituto de Física e Ingeniería Biomédicas de la MEPhI, Andréi Kabashin.

"Tales nanopartículas pueden dar una potente respuesta no lineal en caso de agitación óptica. Es decir, se caracterizan por la simultánea generación del segundo armónico de la radiación —SHG por sus siglas en inglés— y por la luminiscencia de dos fotones —TPL por sus siglas en inglés—. La generación de señales debido a estos dos efectos está directamente vinculada con las dimensiones de nanopartículas de silicio. Es decir, su aporte es especialmente importante para las nanopartículas relativamente grandes y la señal SHG es sensible también a la formación de aglomerados de las nanopartículas en las células y tejidos. Los efectos descubiertos hacen posible revisar la técnica de bioimagen para uno de los nanomateriales más prometedores", explica el experto a Sputnik.

​Los investigadores presentaron la visualización de las nanopartículas de silicio en las células vivas con el uso de contraste bimodal y las señales SHG y TPL. Es especialmente importante que tal método pueda tener una alta resolución óptica, lo que permite reconstruir imágenes 3D de la distribución de las nanopartículas de silicio en las células y tejidos.

La técnica propuesta de bioimagen bimodal hace posible complementar las capacidades terapéuticas de las nanopartículas de silicio y está dirigida a hace avanzar considerablemente el desarrollo de nuevos métodos no invasivos de tratamiento de enfermedades oncológicas.