El melanina pigmento de la piel oscura nos protege de los rayos dañinos del sol al absorber la energía de la luz y convertirla en calor. Esto podría convertirlo en una herramienta muy eficaz en el diagnóstico y tratamiento de tumores, como lo demostró un equipo de la Universidad Técnica de Munich TUM y Helmholtz Zentrum München. Los científicos lograron crear nanopartículas derivadas de la membrana celular cargadas de melanina, que mejoraron la formación de imágenes tumorales en un modelo animal y al mismo tiempo desaceleraron el crecimiento del tumor.
Las nanopartículas se consideran un arma prometedora en la lucha contra los tumores debido al hecho de que el tejido tumoral los absorbe más fácilmente que las células sanas porque su sistema vascular es más permeable. Un buen ejemplo lo proporcionan las vesículas de membrana externa OMV, que sonbásicamente pequeñas burbujas rodeadas por una membrana bacteriana. Estas partículas de 20 a 200 nanómetros son interesantes porque son biocompatibles, biodegradables y pueden producirse de manera fácil y económica en bacterias, incluso en grandes volúmenes. Una vez cargadas con agentes activos medicinales, son fácilespara administrar.
nanopartículas que llevan una carga negra
El profesor Vasilis Ntziachristos, profesor de imágenes biológicas en TUM, y su equipo han demostrado el enorme potencial de los OMV en el diagnóstico y tratamiento de tumores. Su trabajo se basa en las propiedades características de los OMV y la melanina.
El Dr. Vipul Gujrati, primer autor del estudio, explica el principio: "La melanina absorbe la luz muy fácilmente, incluso en el espectro infrarrojo. Utilizamos precisamente esta luz en nuestra técnica de imagen optoacústica para el diagnóstico de tumores. Al mismo tiempo convierte esta absorciónenergía al calor, que luego se emite. El calor también es una forma de combatir los tumores: otros investigadores están explorando este método en ensayos clínicos ".
Optoacústica, un método que ha sido significativamente avanzado por Ntziachristos, combina los beneficios de la imagen óptica y la tecnología de ultrasonido. Pulsos láser débiles calientan suavemente el tejido, haciendo que se expanda brevemente muy ligeramente. Las señales de ultrasonido se producen cuando el tejido se contrae nuevamente comose enfría. Las señales medidas varían según el tipo de tejido. Los científicos las registran con detectores especiales y las "traducen" en imágenes tridimensionales. Las moléculas o sondas de sensores como OMV pueden mejorar la especificidad y precisión de la técnicaAún más.
La acumulación de calor reduce el crecimiento tumoral
Los científicos inicialmente tuvieron que superar un problema específico de la melanina: no es muy soluble en agua y, por lo tanto, difícil de administrar. Aquí es donde entraron en juego los OMV. Los investigadores diseñaron las bacterias de tal manera que producen melanina y almacenanen sus nanopartículas derivadas de membrana. Luego probaron las nanopartículas negras en ratones que tenían tumores en la región lumbar. Las partículas se inyectaron directamente en el tumor, que se excitó con pulsos láser infrarrojos como parte del procedimiento optoacústico.
Los OMV demostraron ser sondas de sensores adecuadas para esta técnica de diagnóstico porque proporcionaban imágenes nítidas de alto contraste del tumor. También son muy adecuadas para los enfoques de terapia fototérmica, donde el tejido tumoral se calienta con pulsos láser más fuertes paramata las células cancerosas. La melanina en las nanopartículas hizo que la temperatura del tejido tumoral aumentara de 37 ° C a 56 ° C. Los tumores de control sin melanina solo alcanzaron una temperatura máxima de 39 ° C. En los diez días siguientesEn el tratamiento, los tumores crecieron a un ritmo significativamente más lento que los del grupo de control que no habían recibido OMV de melanina. Este efecto de calor se amplificó por otro efecto positivo de las partículas: al causar una ligera inflamación inespecífica en el tejido tumoral,el sistema inmune se activó para atacar el tumor.
"Nuestras nanopartículas de melanina se ajustan al nuevo campo médico de los teranósticos, donde se combinan la terapia y el diagnóstico. Esto los convierte en una opción muy interesante para su uso en la práctica clínica", dice Ntziachristos. Los científicos ahora desarrollarán sus OMV para llevarlos más lejosen uso clínico en el futuro.
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Materiales proporcionados por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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