¿Utilizan los investigadores partículas magnéticas para interferir en las funciones celulares de forma selectiva?


Forscher

Unas nanopartículas magnéticas recientemente desarrolladas pueden utilizarse para controlar a distancia el comportamiento de canales iónicos, células nerviosas e incluso animales. Físicos estadounidenses han demostrado ahora en experimentos que esto funciona. Como informan en "Nature Nanotechnology", esta tecnología podría utilizarse, por ejemplo, para estimular células cerebrales de forma selectiva o para destruir proteínas específicas en tejidos en la terapia del cáncer.

Nanopartículas como nanosondas configurables

Sólo miden seis nanómetros, están formados por un compuesto de hierro, manganeso y oxígeno, y responden a un campo magnético en el que se calientan. Además, pueden configurarse específicamente para adherirse sólo a determinadas proteínas de la membrana celular. Y es precisamente esta combinación de propiedades la que podría hacer de las nanopartículas ahora desarrolladas por un equipo de investigadores de la Universidad de Buffalo una herramienta ideal para la medicina, así como para la nanotecnología, en el futuro.

Debido a su capacidad para dirigirse a tejidos y componentes celulares específicos, las partículas actúan como diminutas nanosondas. Y como pueden calentarse a unos 34º C por encargo, estimuladas únicamente por un campo magnético externo, pueden tener efectos tanto estimulantes como disruptivos en su lugar de acción. Los investigadores dirigidos por el físico Arnd Pralle demostraron en varios experimentos que esto funciona en la práctica.

Receptor del dolor activado por un campo magnético

En un experimento, hicieron que las nanopartículas se adhirieran específicamente a la membrana celular de células renales embrionarias. La membrana contiene los llamados receptores de capsaicina (TRPV1), canales iónicos importantes para la percepción del dolor y otras numerosas funciones. Cuando se encendió un campo magnético de radiofrecuencia de una intensidad aproximada a la utilizada en las imágenes por resonancia magnética, las nanopartículas reaccionaron calentándose. Esto, a su vez, activó los canales iónicos, provocando una afluencia de calcio y, por tanto, una reacción específica de las células.

Células cerebrales controladas a distancia

En un experimento similar, los investigadores estimularon células cerebrales mantenidas en cultivo mediante el método de las nanopartículas-imán. Simplemente encendiendo el campo magnético, fueron capaces de desencadenar potenciales de acción y, por tanto, señales nerviosas. Los científicos controlaron el hecho de que las nanopartículas, en realidad, sólo se calentaban durante todo esto, utilizando un agente fluorescente acoplado a ellas que empezaba a brillar cuando se calentaba. "Nuestro método es significativo porque nos permite calentar específicamente sólo la membrana celular", explica Pralle. "Al hacerlo, no hay ningún cambio de temperatura dentro de la célula".

El nematodo cambia de comportamiento "a la orden"

En otro experimento, los investigadores querían comprobar si esta manipulación también es posible en un objeto vivo, en este caso el nematodo Caenorhabditits elegans. Para ello, configuraron las nanopartículas de forma que se adhirieran a las células sensoriales cercanas a la parte de la boca del gusano. Cuando encendieron el campo magnético externo, las nanopartículas se calentaron y desencadenaron una respuesta de evitación en el gusano, como se ve claramente en un vídeo.

"Se puede ver en el vídeo que los gusanos se arrastran inicialmente con normalidad. Cuando encendemos el campo magnético, que calienta las nanopartículas a 34 °C, la mayoría de los gusanos se vuelven hacia atrás", explica Pralle. "Podemos utilizar este método para dirigirlos de un lado a otro. Ahora tenemos que averiguar qué otros comportamientos pueden ser influenciados de esta manera".

Se concibe una amplia aplicación en medicina

Sin embargo, el experimento con los nematodos no sólo demuestra que se puede influir en el comportamiento de los organismos vivos mediante este método, sino también que las nanopartículas pueden colocarse exactamente donde deben actuar, incluso en objetos vivos. "Al desarrollar un método que nos permite utilizar campos magnéticos para estimular células in vitro e in vivo, esta investigación puede ayudar a descifrar las redes de señalización que controlan el comportamiento de los animales", dijo Pralle.

Según los investigadores, las nanopartículas abren amplias aplicaciones. En la terapia contra el cáncer, podrían utilizarse para dirigir proteínas o células en tejidos específicos para su eliminación. En el tratamiento de la diabetes, podrían estimular las células pancreáticas para que produzcan más insulina. En las enfermedades neurológicas causadas por la falta de respuesta de ciertos receptores en las células nerviosas, las nanopartículas también podrían estimularlas de forma selectiva.