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Nanopartículas fluorescentes para aplicaciones biomédicas en el Coloquio mensual del IFUNAM

Fernanda Zamora
05/05/2022

El pasado 3 de marzo del año presente, se llevó a cabo el coloquio que mensualmente se celebra en el Instituto de Física de la UNAM (IFUNAM), con el título de “Nanopartículas fluorescentes para aplicaciones biomédicas”. Introducido por la Dra. Cecilia Noguez Garrillo, directora del IFUNAM, se dio la bienvenida al catedrático de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el profesor José García Solé.

El profesor García Solé, quien en los últimos años se ha enfocado en el uso de nanopartículas para nanotecnología, inició la ponencia hablando de su equipo de investigación fundado en el 2009, bajo el nombre de grupo de materiales para biomedicina (nanoBIG), cuyo objetivo es “la aplicación de nanomateriales luminiscentes como soluciones novedosas a los problemas actuales de la biomedicina”.

El profesor García Solé también habló sobre los retos que enfrenta la investigación en el área de los nanomateriales. UCIF.

En esta área, las nanopartículas se definen como partículas sólidas de tamaño comparable al de las proteínas fluorescentes, pero menores que un virus. Debido a sus dimensiones tan reducidas, las nanopartículas se desplazan sin problema a través del flujo sanguíneo, acumulándose en tumores y así ayudando a evitar los daños asociados a los medicamentos actuales. “Al ser tan pequeñas se logra la interacción con biomoléculas y proteínas que son endocitadas fácilmente por las células”, comentó. Además, a nivel nanométrico, muchos materiales exhiben propiedades (ópticas, magnéticas y eléctricas) fascinantes que dependen del tamaño y la forma.

El profesor García Solé refirió que las nanopartículas ópticas son aquellas que se excitan con luz, aunque parte de ella se esparce, fenómeno que se conoce en inglés como scattering. El profesor García Solé explicó que existe una parte de esta luz que puede ser absorbida y, de ésta, una componente es liberada como fluorescencia, mientras que otra parte lo hace como calor u ondas acústicas. “Estas formas de energía, es decir, tanto la energía de scattering como la fluorescencia, así como el calor y las ondas acústicas, han tenido un enorme impacto en la nanomedicina”, apuntó. Además, señaló que las nanopartículas que se utilizan en nanomedicina son metálicas, sobre todo de oro, con un 43% del uso total.

El profesor García Solé mencionó que los primeros trabajos de su equipo de investigación los realizaron en el año 2010 con nanotermómetros luminiscentes, y que a la fecha esta investigación les ha merecido un artículo con más de 2,000 citas. Definió a los nanotermómetros como “nanopartículas fluorescentes con resolución espacial potencialmente a la nanoescala, que miden la temperatura vía cambios en la emisión y, muy importante, sin necesidad de contacto con el material al que se le mide la temperatura”. Comentó que los primeros nanómetros fueron nanocristales que convertían la radiación infrarroja en visible. Además, agregó que actúan como nanotermómetros “in vitro” e “in vivo” y que pueden conducirse como agentes de contraste (fluorescencia) en imagen y nano calentadores (calor).

El investigador del departamento de física de materiales de la UAM habló de la terapia térmica controlada “in vitro”, inyectando nanopartículas a pequeños animales con tumores. Como ejemplo, el catedrático presentó imágenes de la evolución del tumor en un ratón que, al paso del tiempo, presenta disipación gracias a la terapia fototérmica. Destacó que la temperatura tiene que ser controlada para evitar daños colaterales: “precisamos calentar y medir la temperatura intratumoral durante el tratamiento, ya que el calor intratumoral y el superficial puede variar”, detalló.

Además, explicó el método de transitorios térmicos, al mencionar su uso para la detección de tumores in vivo, en el que “las nanopartículas se fucionalizan (no sé si es fusionalizan) con un anticuerpo especifico a un tipo de cáncer”. Dicha estrategia se basa en el brillo que producen las nanopartículas Ag2S que, por su sensibilidad térmica, permite elevar la temperatura del tumor con un pulso de calentamiento, para luego relajarla. “Se basa en la técnica en iluminar, tanto las zonas sanas como las tumorales, y comprar sus transitorios térmicos de un tejido tumoral y uno sano,” destacó.

Explicó que las nanopartículas también se pueden utilizar con aplicaciones para imagen molecular de la arteriosclerosis, tanto para diagnóstico como tratamiento. Para esto se basa en la utilización de tres imágenes: angiografía de rayos X, ultrasonido y tomografía de coherencia óptica (OCT), ésta última con mayor resolución.

Como conclusión a la ponencia, el catedrático indicó los retos en la investigación experimental y los dividió en dos: el primero es que las nanopartículas tienen que ser lo más brillantes posibles para que traspasen los tejidos y, el segundo, la necesidad de mejorar los sistemas de detección en las ventanas biológicas.

Al finalizar, realizó un homenaje al profesor Héctor Murrieta, quién falleció el pasado 3 de diciembre del 2021. El Dr. Murrieta fue investigador del IFUNAM y profesor de la UNAM, quien en el año 2000 obtuvo la Medalla de Oro de la UAM. Además de haber sido colega y amigo, el profesor García Solé destacó que el Dr. Murrieta contribuyó al desarrollo de la física experimental en México e Iberoamérica.

Se contó también con la participación del Doctor Adolfo Cordero Borboa, jefe del Departamento del Estado Sólido del IFUNAM, y del Doctor José Manuel Hernández, investigador de mencionado Departamento, quien agradeció recordar la vida y trayectoria del doctor y maestro Héctor Murrieta.

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