Científicas brasileñas desarrollan un nanocompuesto para tratar el cáncer en forma dirigida

La propuesta es usar nanopartículas que pueden guiarse mediante la aplicación de un campo magnético externo para atacar tumores sólidos resistentes a los tratamientos convencionales

Por Janaína Simões  |  Agência FAPESP – Investigadoras de la Universidad Federal del ABC (UFABC), en el estado de São Paulo, Brasil, desarrollaron una plataforma nanotecnológica para el tratamiento de tumores en forma dirigida, sin acción sobre tejidos sanos y con menos riesgo de generar efectos colaterales. Para obtener este efecto, se utilizaron nanopartículas superparamagnéticas, una propiedad física que permite guiar al nanocompuesto para atacar únicamente a las células enfermas.

“Es un material nuevo, original, constituido por un núcleo magnético de magnetita [Fe₃O₄] al cual se le agregan nanopartículas de plata [Ag NPs] y un revestimiento de polímero que contiene un donador de óxido nítrico [NO]. Posee una baja toxicidad y una buena biocompatibilidad. Ya hemos presentado una solicitud de patente ante el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial [INPI] en Brasil”, comenta Amedea Barozzi Seabra, docente de la UFABC y una de las científicas que toman parte en el proyecto. La investigación se desarrolló en colaboración con la Universidad Estadual de Londrina (UEL), también en Brasil, y con la Universidad de Lorraine, en Francia.

Tal como explica Barozzi Seabra, un compuesto magnético puede ser dirigido hasta el sitio de interés mediante la aplicación de un campo magnético externo. En el caso del superparamagnetismo, cuando se aplica el campo magnético, las nanopartículas se orientan a temperatura ambiente y, cuando se retira el campo, ellas se desorientan y vuelven inmediatamente al estado inicial, sin magnetización remanente. “Es como si fuese un interruptor de luz: se lo aprieta y se enciende la luz; se lo pulsa nuevamente y la luz se apaga; todo a temperatura ambiente”, añade.

Joana Claudio Pieretti es la autora principal del artículo en donde se describen los resultados de la investigación, publicado en el Journal of Materials Science: Materials in Medicine.

Ella fue dirigida por Barozzi Seabra en su proyecto de maestría que resultó en la plataforma nanotecnológica y que contó con el apoyo de la FAPESP (18/08194-2; 19/07766-5; y 18/02832-7). Ambas son investigadoras del Centro de Ciencias Naturales y Humanas (CCNH) de la UFABC.

Según Barozzi Seabra, la tendencia de la ciencia en la actualidad apunta a desarrollar materiales multifuncionales y versátiles, tal como es el caso de los cosméticos hidratantes que también promueven la firmeza de la piel y mitigan las arrugas de expresión. “Nuestra idea consistió en desarrollar un solo material y agregarle funcionalidades. Fuimos añadiéndole elementos a la nanopartícula, cada uno con una función, para arribar a un compuesto capaz de tratar diversos tipos de tumores”, comenta.

La magnetita fue seleccionada debido a que es superparamagnética. A este material se le añadieron nanopartículas de plata obtenidas mediante un proceso con extracto de té verde, que es rico en moléculas antioxidantes, como los polifenoles y la cafeína. “Estas moléculas actúan como potentes agentes reductores, que disminuyen los iones de plata formando nanopartículas de plata, y también ayudan a estabilizarlas”, explica Claudio Pieretti.

Según la investigadora, las nanopartículas de plata se emplean desde hace mucho tiempo para combatir infecciones bacterianas y también se las conoce por su acción antitumoral. Ambos efectos terapéuticos pueden potenciarse con las moléculas de té verde que se ubican sobre la superficie de la partícula.

“Pero aún no era suficiente, por eso le agregamos un polímero biodegradable natural extraído de crustáceos conocido como quitosano, pero modificado. Le compete al quitosano revestir el material y liberar el óxido nítrico, que también ayuda en la acción antibacteriana y antitumoral”, comenta.

Las pruebas en células

En las pruebas in vitro, se utilizaron distintos linajes de células de cáncer de próstata y de huesos (osteosarcoma). “Existen estudios que se enfocan en el desarrollo de nanopartículas que tratan tumores específicos, pero nosotros pensamos en algo versátil, en usar esa nanopartícula para tratar distintos tipos de tumores sólidos, tales como los de mama o de próstata, casos en los cuales es posible llevar las nanopartículas al sitio afectado. La idea es emplear el nanocompuesto en tumores sólidos resistentes a la quimioterapia y a la radioterapia, los más difíciles de tratar”, explica Barozzi Seabra.

“Como la nanopartícula desarrollada es direccional, ya que utiliza un compuesto superparamagnético, no sería interesante aplicarla en cánceres como la leucemia, por ejemplo, pues se trata de un cáncer que está en la sangre y no en un órgano específico”, añade Claudio Pieretti.

Compatibilidad sanguínea

Aparte del desarrollo, la caracterización fisicoquímica y morfológica, el análisis de la eficacia terapéutica, con ensayos biológicos para analizar la acción antitumoral y las mediciones de la liberación del óxido nítrico del material, se realizó también el análisis de la hemocompatibilidad del nanocompuesto (la evaluación de la interacción con las células sanguíneas). Esta parte de la investigación se realizó en la Universidad de Lorraine, en Nancy, Francia, donde Claudio Pieretti realizó una pasantía con el apoyo de la FAPESP.

“No podemos arriesgarnos a poner algo en el torrente sanguíneo con acción antitumoral pero que cause trombosis, por ejemplo”, comenta Barozzi Seabra. Estos estudios se dieron a conocer recientemente en el International Journal of Molecular Science. En ese artículo, los autores afirman que “las nanopartículas más estables (revestidas con quitosano modificado) exhiben una afinidad menor con la albúmina en comparación con la magnetita pura y con las nanopartículas híbridas de plata y magnetita. Las propiedades de superficie fueron fundamentales en su interfaz con materiales biológicos”.

Hipertermia

La plataforma nanotecnológica cuenta con potencial también para su aplicación en el tratamiento del cáncer mediante hipertermia, una técnica que apunta a promover el aumento de temperatura en el tejido tumoral guiando a la nanopartículas superparamagnéticas y mediante la aplicación de un campo magnético, con el fin de desnaturalizar a las proteínas y provocar daños en las células tumorales. Es como causar un estado febril únicamente en el órgano atacado por el cáncer. Asimismo, este material sería capaz de liberar óxido nítrico, un conocido agente antitumoral.

Por emplear el superparamagnetismo, existe la posibilidad de orientar y desorientar a las nanopartículas en forma seguida y rápida, un proceso que genera energía y eleva la temperatura en el sitio donde el compuesto está actuando. “Tenemos esa posible aplicación de la plataforma, pero aún no se la ha evaluado”, comenta Barozzi Seabra.

Para darle continuidad al proyecto, sería necesario efectuar pruebas in vivo, lo cual depende del establecimiento de acuerdos de cooperación con otros grupos de investigación. Claudio Pieretti ahora está cursando su doctorado y sigue trabajando con estrategias de nanopartículas alineadas al óxido nítrico en aplicaciones antitumorales. La investigadora pretende realizar una nueva pasantía de investigación en el exterior, en la cual llevará a cabo pruebas in vitro y posiblemente in vivo, en este caso enfocándose en el tratamiento del cáncer de hígado.

Puede leerse el artículo intitulado Multifunctional hybrid nanoplatform based on Fe₃O₄@Ag NPs for nitric oxide delivery: development, characterization, therapeutic efficacy, and hemocompatibility en el siguiente enlace: link.springer.com/article/10.1007/s10856-021-06494-x.