Las nanopartículas ultrapequeñas matan las células cancerosas de forma inusual

Los científicos se sorprenden al descubrir que las nanopartículas ultra pequeñas y fluorescentes, originalmente desarrolladas para iluminar los tumores para la cirugía, también pueden matar las células cancerosas al desencadenar un tipo de muerte celular que no se observa con frecuencia.
Las partículas ultrapequeñas matan las células cancerosas extrayendo hierro de su entorno y administrándolo en ellas. El proceso, llamado ferroptosis, rompe la membrana de la célula.

Informan el descubrimiento y cómo probaron las nanopartículas en cultivos celulares y ratones en la revista Nanotecnología de la naturaleza.

Uno de los investigadores principales, Ulrich Wiesner, profesor de ingeniería en la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, dice:

"Si tuviera que diseñar una nanopartícula para matar el cáncer, esta sería exactamente la forma en que lo haría".

Las nanopartículas son partículas diminutas con al menos una dimensión no mayor a 100 nanómetros. Tienen propiedades inusuales en comparación con el mismo material en una escala mayor, y los científicos e ingenieros los están aplicando en muchos campos, incluidos la electrónica y la biomedicina.

Las nanopartículas en el centro del nuevo estudio, llamadas puntos de Cornell, o puntos C, son partículas ultrafinas de sílice fluorescente, con un diámetro de 5 nanómetros.

Fueron desarrollados originalmente por el Prof. Wiesner hace más de 10 años como una herramienta para la cirugía del cáncer. Se adhieren a las células cancerosas y las iluminan para que los cirujanos puedan ver dónde cortar.

Las partículas también se destinaron a ser utilizadas para la administración específica de fármacos y la detección ambiental.

'Propiedades terapéuticas intrínsecas'

El nuevo estudio muestra que los puntos de Cornell dirigidos contra el cáncer pueden matar las células cancerosas sin tener que transportar drogas.

La autora principal Michelle Bradbury, directora de imágenes intraoperatorias en el Memorial Sloan Kettering Cancer Center en Nueva York, NY, comenta:

"De hecho, esta es la primera vez que hemos demostrado que la partícula tiene propiedades terapéuticas intrínsecas".

"La partícula es bien tolerada en tejidos normalmente sanos", explica el profesor Wiesner, "pero tan pronto como tiene un tumor y en condiciones muy específicas, estas partículas se convierten en asesinas".

Los investigadores descubrieron las propiedades anticancerígenas de los puntos de Cornell cuando intentaban averiguar qué tan bien podían tolerarse concentraciones grandes. Llevaron a cabo varios experimentos durante varios años.

Luego, para su sorpresa, descubrieron que cuando se incubaron altas dosis de puntos de Cornell recubiertos de péptido con células cancerosas, y particularmente cuando las células carecían de nutrientes, las partículas tomaron hierro del ambiente y lo introdujeron en las células cancerosas.

El suministro de hierro a las células desencadena un tipo de muerte celular llamada ferroptosis, que rompe la membrana celular. Esto es diferente a la muerte celular de fragmentación más comúnmente conocida conocida como apoptosis.

'Ola de destrucción'

El Prof. Wiesner dice que solo 24-48 horas después de la exposición a los puntos de Cornell, observaron cómo una "ola de destrucción" barrió todo el cultivo de células cancerígenas.

En experimentos adicionales, inyectaron altas dosis de los puntos de Cornell recubiertos en ratones injertados con tumores de melanoma y descubrieron que reducían los tumores sin causar reacciones adversas.

Los autores concluyen que sus hallazgos muestran que "la ferroptosis puede ser atacada por nanopartículas de sílice ultrapequeñas y puede tener potencial terapéutico".

"Hemos encontrado otra herramienta en la que las personas no han pensado hasta ahora. Esto ha cambiado nuestra forma de pensar sobre las nanopartículas y lo que podrían hacer".

Prof. Ulrich Wiesner

Los investigadores ahora planean probar cómo funcionan los puntos de Cornell con otras terapias estándar en diferentes tipos de tumores cancerosos.

Quieren hacerlos más efectivos antes de comenzar las pruebas en humanos. El equipo también explorará formas de adaptar las partículas a tipos específicos de cáncer.

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