Resumen de Study of the cell death induced by magnetic hypertermia in neural cells using fe3o4 nanoparticles
La nanociencia es un campo emergente que se basa en el control del tamaño en la escala nanométrica para el desarrollo de materiales y dispositivos que beneficien a diferentes disciplinas científicas. La confluencia entre nanotecnología y la medicina introduce el nuevo concepto de la nanomedicina que engloba a diversas disciplinas como química, biología, física y medicina, focalizando los esfuerzos en el desarrollo de nuevos métodos de diagnosis y terapia. El cáncer es una de las enfermedades con mayores tasas de mortalidad en todo el mundo, causando 8.2 millones de muertes en el año 2012.[1] Durante las últimas décadas el mecanismo de tumorgénesis ha sido muy estudiado y se han desarrollados potentes tratamientos como la quimioterapia. No siendo posible aún la cura en todos los casos, en el contexto actual se buscan soluciones que permitan tratar al cáncer como una enfermedad crónica,[2] proporcionando una alta calidad de vida.[3] A nivel mundial se invierte gran cantidad de dinero para el desarrollo de nuevas estrategias en prevención, detección temprana y cuidados paliativos.[1] Actualmente las terapias clásicas siguen mostrando limitaciones en la eficacia debido a la no-especificidad de la distribución de los agentes anti-tumorales, la toxicidad y la resistencia a los fármacos en la quimioterapia; dificultades para una completa extirpación de los tumores; o la baja especificidad de la radioterapia afectando a las células sanas de la misma forma que a las tumorales.
Una de las nuevas vías introducidas por la nanomedicina para mejorar los tratamientos contra el cáncer es la hipertermia magnética. Esta técnica trata de inducir la muerte celular de las células tumorales marcadas selectivamente con nanopartículas magnéticas. Cuando los microtumores son expuestos a campos magnéticos alternos las nanopartículas magnéticas son activadas remotamente para aumentar la temperatura local entre 5 y 7 ºC por encima de la temperatura fisiológica e inducir la muerte celular selectiva. Las nanoparticulas seleccionadas requieren unas propiedades físicas del núcleo magnético y además una apropiada caracterización biológica y química del recubrimiento para que no se vea inhibida su funcionalidad. Esta tesis doctoral esté enfocada en el de estudio de la muerte celular inducida por hipertermia magnética en células neuronales usando nanpartículas magnetita como nano-calentadores. Para alcanzar este objetivo ha sido necesario el desarrollo de una investigación multidisciplinar de números aspectos relacionados con la aplicación de la hipertermia magnética en estudios in vitro.
Conclusiones Al inicio de este trabajo se desarrollaron dos tipos de nanopartículas de magnetita funcionalizadas con polímeros biocompatibles. Se ha llevado a cabo un estudio sistemático de las propiedades físico-químicas y coloidales del ferrofluido producido en nuestro laboratorio. La caracterización revela una estrecha relación entre estas propiedades y los efectos terapéuticos, de acuerdo a los protocolos que se han establecido para la aplicación de la hipertermia magnética. Las conclusiones que se pueden establecer del estudio de las propiedades físico-químicas de los coloides sintetizados son: ¿ Se sintetizaron ferrofluidos estables por el método de hidrólisis oxidativa modificado para llevar a cabo un recubrimiento de la superficie de las partículas in-situ durante el proceso. Es un método de síntesis en un solo paso, lo cual hace que sea simple y fácilmente escalable la obtención de coloides de nanopartículas magnéticas estables, controlando parámetros importantes para la futura aplicación como la estabilidad coloidal, el bajo grado de aglomeración y la carga superficial de las partículas.
¿ Se ha demostrado que las propiedades físico-químicas dependen fuertemente del medio donde están dispersas las nanopartículas (agua o medio de cultivo), influenciando su estado final. ¿ Las proteínas presentes en los medios biológicos se adsorben en la superficie de las partículas determinando su estado final en las aplicaciones in vitro.
¿ Las propiedades de calentamiento de los dos ferrofluidos sintetizados han sido estudiados en distintas condiciones experimentales demostrando su eficacia como nanocalentadores para su uso en estudios in vitro de hipertermia magnética.
¿ Además, el proceso de síntesis es reproducible obteniendo los mismos valores de calentamiento para coloides sintetizados a partir de diferentes procesos, ofreciéndonos la posibilidad de usarlos como estándares.
En relación al estudio de las interacciones entre partículas y células de neuroblastoma, hemos concluido que: ¿ No hay efectos tóxicos cuando las partículas son incubadas con las células en diferentes condiciones de concentración y tiempo. ¿ La cantidad de proteínas adsorbidas en la superficie de la particular forman una nueva entidad, partícula + corona proteica. Este complejo es diferente de acuerdo a la carga inicial de las partículas biofuncionalizadas.
¿ Las partículas fueron internalizadas eficientemente por las células, en cantidades que van desde los pocos pg/célula hasta aproximadamente 100 pg/célula, dependiendo del tipo de nanoparticula y tiempo de incubación.
De acuerdo a estos resultados, de las nanopartículas sintetizadas se seleccionó la PEI-MNP para el tratamiento por hipertermia magnética en células tumorales. La utilización de estas partículas en hipertermia magnética nos permite concluir que: ¿ Los estudios de tratamiento de hipertermia magnética fueron más eficaces que los tratamientos clásicos por baño maría, controlando la temperatura de forma local en el microtumor y previniendo de esta forma los efectos adversos para el paciente.
¿ El daño celular provocado por el calor fue demostrado por microscopía electrónica. El calor producido por el tratamiento de hipertermia magnética induce necrosis como mecanismo de muerte. Además fue comprobado por técnicas bioquímicas.
¿ Además se ha estudiado el papel de las ¿heat shock proteins¿ (HSP) en la termoterapia. Se ha demostrado su estrecha relación con la termo-tolerancia adquirida por las células tumorales cuando este tipo de proteínas son expresadas. Y se propone una terapia combinada con fármacos como estrategia para reducir su expresión y mejorar la efectividad del tratamiento con hipertermia magnética.
Referencias 1. World Health Organization. http://www.who.int/.
2. American Cancer Society. http://www.cancer.org/.
3. National Comprehensive Cancer Network. http://www.nccn.org/.
