Oro y grafeno: aliados en medicina

En un estudio publicado en la revista Science Advanced, los científicos descubrieron cómo controlar el latido de las células cardíacas humanas en un plato utilizando solo luz y grafeno. Ahora, todos los medicamentos potenciales se evaluarán en las células del corazón para garantizar que, por ejemplo, los medicamentos para el dolor no causen un ataque cardíaco. Estas células cardíacas en cuestión se cultivan en platos de vidrio o plástico. Pero el vidrio y el plástico no conducen la electricidad, y nuestros corazones sí, lo que significa que las pruebas no son tan realistas como podrían ser.

El grafeno, sin embargo, convierte la luz en electricidad y tampoco es tóxica. En ese estudio, los científicos aprendieron a controlar con precisión la cantidad de electricidad que genera el grafeno al cambiar la cantidad de luz que emiten en el material. Cuando desarrollaron células cardíacas en grafeno, también pudieron manipular las células, dice el coautor del estudio Alex Savtchenko, físico de la Universidad de California en San Diego. Podrían hacerlo 1.5 veces más rápido, tres veces más rápido, 10 veces más rápido o todo lo que necesitaran.

Esto significa que los científicos pueden hacer que el grafeno imite un patrón de electricidad similar a varias enfermedades del corazón, lo que facilita la prueba de medicamentos para el corazón y otras drogas nuevas. Más tarde, Savtchenko espera que este método se pueda usar para construir un mejor marcapasos, ya que controlan los latidos del corazón y generalmente están hechos de electrodos que pueden causar cicatrices internas. En lugar de electrodos, imagina Savtchenko, podríamos tener un pequeño trozo de grafeno de larga duración unido a un músculo cardíaco. (El grafeno sería controlado por una pequeña fuente de luz implantada cerca y no causaría cicatrices). Aún más, el grafeno podría usarse para controlar la electricidad en el cerebro y ayudar a tratar enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson. "El corazón humano es increíblemente resistente, pero sigue siendo solo una bomba", dice. Hay mucho más que se puede hacer.

Otro material con mucho potencial en medicina es el oro. Las nanopartículas de oro son seguras para el cuerpo y químicamente estables. Estas nanopartículas pueden recubrirse con un medicamento específico y son tan pequeñas que pueden moverse fácilmente a través del cuerpo e ir directamente a donde se necesita el medicamento.

Esa es la idea, pero cuando se inyecta una nanopartícula de oro en el cuerpo, está es inmediatamente cubierta por proteínas que ya están en la sangre, llamadas proteínas de suero, dice Enrico Ferrari, un nanotecnólogo de la Universidad de Lincoln. Las proteínas del suero alertan al sistema inmunitario, que atacará a la partícula de la misma manera que combate a todos los demás invasores del cuerpo. Nuestros cuerpos quieren evitar que la partícula llegue a su fuente, según Ferrari, y si tiene éxito, la droga se degradará y terminará en el bazo, en lugar de donde debería ir.

Luego Ferrari desarrolló una nueva forma de fabricar nanopartículas y sus resultados se publicaron recientemente en Nature Communications. Agregó una capa de proteína que evita que la proteína del suero ataque. Piensa en esta nueva capa como un adaptador, dice Ferrari. Un lado se une bien al oro y mantiene a raya las proteínas del suero. El otro lado está diseñado para que sea más fácil encontrar el objetivo específico en el cuerpo que el medicamento necesita alcanzar. En teoría, este nuevo método puede probarse con cualquier tipo de droga y nanopartículas de oro, y Ferrari quiere trabajar con otros científicos para llevar esto más allá del laboratorio. Las nanopartículas de oro también se pueden usar para controlar el cáncer, dice Matt Trau, químico de la Universidad de Queensland. (Trau es el autor de un estudio diferente, también publicado recientemente en la revista Nature Communications). Los tumores cancerosos generalmente liberan células pequeñas que circulan por la sangre. Las células, llamadas células tumorales circulantes (CTC), son bastante diferentes entre sí y pueden crear más tumores, por lo que es importante vigilarlos. Hay algunas pistas sobre dónde pueden estar los CTC, estas células generalmente tienen un tipo particular de proteína, pero aún son muy difíciles de detectar. Imagínese tratando de atrapar a 10 delincuentes en la ciudad de Nueva York, dice Trau.

Cuando los "delincuentes" son células cancerosas, debe asegurarse de tener razón, porque si no lo hace, tomará la decisión de tratamiento incorrecta.

Trau y su equipo diseñaron varias nanopartículas de oro para que pudieran rastrear uno de los cuatro tipos diferentes de CTC. "Usted prepara todas las partículas, las mezcla y arroja las partículas a la muestra de sangre", dice. Esencialmente, estas nanopartículas están entrenadas para buscar y unirse al tipo específico de proteína que marca un CTC. Cuando haces una línea fluorescente en las partículas, emiten un código de barras único. Si la nanopartícula encuentra y se adhiere al objetivo de la proteína, el código de barras cambia para que sepa qué CTC encontró y cuántos. Las diferentes partículas están diseñadas para encontrar diferentes CTC.

Para el estudio, Trau probó la nueva técnica en muestras de sangre tomadas de pacientes con melanoma que habían muerto antes, durante y después del tratamiento. Las nanopartículas mostraron los diferentes tipos de células tumorales en cada muestra, cómo estaba reaccionando el sistema inmune y si había algún efecto secundario. Ahora, su equipo quiere usar este método para examinar más muestras de sangre y otros tipos de CTC. Aunque solo miraron cuatro esta vez, podrían buscar mucho más fácilmente. Y quieren probarlo en tiempo real. "Si solo hubiéramos visto esto en tiempo real, podríamos haber tomado decisiones sobre cambiar la dosis del paciente", dice. "Estas son ideas sobre el cáncer que no hemos visto antes".

Fuente - Angela Chen para The Verge