Hallan una 'nueva' conducta en el uso de nanopartículas

Un grupo de la Universidad Rovira i Virgili de Tarragona publica en 'Science Advances' la capacidad de ciertas nanomoléculas de atravesar barreras celulares.

José A. Plaza | japlaza@unidadeditorial.es | 07/11/2016 00:00

Hallan una 'nueva' conducta en el uso de nanopartículas

Entrada... y salida. La imagen muestra cómo las nanopartículas atraviesan la membrana. Los investigadores se valieron de partículas de oro, de modelos informáticos y de ensayos in vitro para comprobar que ciertos nanomateriales pueden atravesar barreras biológicas y volver a escapar de ellas inmediatamente. (DM)

La nanotecnología suma continuamente en biomedicina. Uno de los últimos hallazgos se publica en el último número de Science Advances y está liderado por un equipo español, de la Universidad Rovira i Virgili de Tarragona, con la coordinación de Vladimir Baulin, autor principal del estudio.

Por primera vez, según concluye la investigación, se ha podido observar y medir cómo y en qué medida atraviesan las nanopartículas la membrana lipídica. Aunque aún queda mucho por comprender, se trata de un paso más para discernir cómo interactúan las nanopartículas con los tejidos humanos -incluidas las membranas celulares-, en casos, por ejemplo, de liberación controlada de fármacos.

El equipo de Baulin, coordinador de la Red Europea ITN SNAL, se ha basado en la interacción de las nanopartículas y las membranas lipídicas. Mediante simulaciones informáticas, han generado un estrato de doble capa para trabajar con nanopartículas hidrófobas capaces de insertarse en el estrato.

Según han determinado, las nanopartículas permanecen atrapadas en la membrana celular, tal y como había asumido hasta ahora la comunidad científica. La novedad llegó cuando vieron que, en el caso de las nanopartículas hidrofóbicas, eran capaces de penetrar en la membrana celular, incluso escapar de ella de forma espontánea.
Baulin explica a DM que este hecho rebate una de las creencias hasta ahora aceptadas: "Pensábamos que, cuanto más pequeño es un objeto, más facilidad para atravesar barreras y tejidos. Nos hemos encontrado con el escenario opuesto, ya que nanopartículas de más de cinco nanómetros podían atravesar el doble estrato".

En este punto de la investigación, Baulin contactó con el grupo de Jean Baptiste Fleury, en la Universidad alemana de Saarland, para confirmar este mecanismo y hacer estudios experimentales, gracias al diseño de un material microfluídico capaz de formar sistemas fosfolípidos de doble capa (sustitutos artificiales de membranas celulares).
Para analizar la interacción de las nanopartículas con las membranas artificiales, los investigadores utilizaron nanopartículas de oro, tratadas para prevenir su dispersión y agrupamiento.

Con una tecnología de microscopia fluorescente y análisis electrofisiológicos fueron capaces de localizar y seguir individualmente las nanopartículas, que, como habían previsto las simulaciones, atravesaron las barreras. Igualmente, comprobaron que se insertaron en la doble capa artificial, disolviendo su recubrimiento lipídico.
En el caso de las nanomoléculas con un diámetro igual o superior a 6 nanómetros, son capaces de escapar de la membrana en sólo milisegundos tras haberla atravesado. Las nanopartículas más pequeñas, una vez dentro de la membrana, no pueden volver a atravesarla para salir al exterior.
Los investigadores creen que este hallazgo debe llevar a modificar parámetros de seguridad en los estudios y aplicaciones de nanopartículas. En biomedicina, es fundamental saber cuándo y cómo son capaces de atravesar según qué tipo de membranas.

Baulin cree que el mecanismo hallado "es universal y puede aplicarse a otros tipos de nanopartículas hidrófobas". Considera que quizá haya que modificar las evaluaciones sobre seguridad en ensayos, pero, al mismo tiempo, si se controla bien este mecanismo, "podrían surgir nuevas herramientas diagnósticas".

De igual manera, señala que, tradicionalmente, las nanopartículas acaban dirigiéndose al hígado, donde son eliminadas tras ser captadas por el sistema inmune. Su hallazgo -cree- tendrá consecuencias al manejar la nanotoxicidad: "Podemos hallar sorpresas; el tema no está cerrado".

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Muchas preguntas
Vladimir Baulin, autor principal, explica a DM que la investigación "deja más preguntas que respuestas". Conocer cómo y cuándo penetran las partículas en las membranas es vital "para hablar de nanotoxicidad a escala celular. Podría ser necesario reemplazar ciertos test".
Investigar más
"Tenemos que investigar más a fondo la interacción entre nanopartículas y células de manera cuantitativa. Son especializadas y se mueven en sistemas muy complejos y diferentes. No es suficiente hacer un test normalizado únicamente con
modelos celulares"