Nanosondas con aplicaciones en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades

nanosondas con aplicaciones en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades
nanosondas con aplicaciones en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades

El CSIC desarrolla nanosondas con aplicaciones en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades

  1. Estos sensores sirven para localizar nanopartículas dentro de células, estudiar las interacciones con los tejidos e investigar la hipertermia, que elimina células cancerígenas

  2. Las nanopartículas pueden utilizarse para detectar los primeros estadios de una enfermedad, para dirigir fármacos de forma focalizada y como transportadores de ADN o virus.

Fecha de noticia: 
Miércoles, 10 junio, 2020

nanosondas con aplicaciones en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades

Un equipo internacional con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un nuevo tipo de nanosondas que permiten realizar Microscopía de Fuerzas Magnéticas en un medio acuoso, técnica con la que se puede visualizar la configuración magnética de los materiales en la nanoescala (con una resolución de 10 nanómetros). Esto posibilita la localización de nanopartículas dentro de una célula, el estudio de las interacciones con los tejidos y avanzar en la investigación fundamental de los procesos de hipertermia (el calor generado por las nanopartículas al ser expuestas a campos magnéticos de alta frecuencia), que puede eliminar células cancerígenas. El trabajo, publicado en la revista Nanoscale, tiene aplicaciones en el campo de la biomedicina y en el tratamiento de enfermedades.

Las nanopartículas magnéticas, en particular las de óxido de hierro, pueden utilizarse en biomedicina como agentes de contraste para obtener imágenes de resonancia magnética nuclear de alta sensibilidad y resolución, permitiendo detectar los primeros estadios de una enfermedad. También se emplean en dos tipos de terapias. Por un lado, las partículas magnéticas, incorporadas a los fármacos adecuados, pueden ser inyectadas en el flujo sanguíneo y dirigirse a su objetivo mediante la aplicación de campos magnéticos, consiguiendo una liberación focalizada de los fármacos y reduciendo, por tanto, la dosis de fármacos utilizada y sus efectos secundarios.

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Agustina Asenjo,

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Por otro lado, se investiga su uso en las terapias génicas como transportadores de ADN o virus oncológicos.

Sin embargo, uno de los tratamientos más prometedores para provocar la muerte de las células cancerígenas es la hipertermia. “En todos estos casos, las nuevas sondas que hemos desarrollado van a permitir realizar Microscopía de Fuerzas Magnéticas en medio acuoso”, señala Agustina Asenjo, investigadora del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC).

“Las nuevas sondas permiten no solo alcanzar una alta sensibilidad y resolución espacial, sino que tienen gran versatilidad para realizar medidas en atmósferas muy variadas”, añade Asenjo.  Nanosondas con aplicaciones en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades

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Sondas MFM personalizadas basadas en nanorods magnéticos

A diferencia de las sondas magnéticas estándar, que se crecen por deposición de láminas delgadas sobre pirámides de silicio, estas consisten en pilares magnéticos de tamaño nanométrico crecidos por técnicas basadas en haces de electrones. Su método de fabricación permite controlar sus propiedades morfológicas (la geometría y sus radios finales), su composición (con pilares ricos en hierro o en cobalto), así como aumentar su versatilidad.

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Miriam Jaafar,

“Gracias a estas condiciones, el campo magnético generado por los nanopilares está muy localizado espacialmente y su magnitud puede ser controlada gracias a la composición y la relación de aspecto”, explica la científica del CSIC.

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José María de Teresa

En el estudio, cuya idea fue concebida por Miriam Jaafar, José María de Teresa y Agustina Asenjo, han participado, además del ICMM-CSIC, el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA-CSIC-Universidad de Zaragoza), la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS).

Sondas MFM personalizadas basadas en nanorods magnéticos 

Resumen

En este trabajo se presenta la deposición inducida por haz de electrones enfocado (FEBID) para la fabricación de puntas magnéticas como una alternativa a las puntas convencionales de microscopía de fuerza magnética (MFM) basadas en pulverización catódica. FEBID permite el crecimiento de un nanorod magnético de alta relación de aspecto con geometría y composición personalizadas para superar las limitaciones técnicas clave de las sondas MFM actualmente en el mercado. La mayor ventaja de estas puntas, en comparación con las sondas piramidales recubiertas con CoCr, radica en la capacidad de crear extremos afilados, de casi 10 nm de diámetro, que proporciona una resolución lateral notable (topográfica y magnética) en muestras con características magnéticas cercanas a los límites de resolución de la técnica MFM en sí. La forma de los nanorods produce un campo magnético muy limitado, cuya interacción con la muestra es extremadamente localizada y perpendicular a la superficie, con componentes insignificantes en el plano. Este efecto puede conducir a un mejor modelado analítico y numérico de las sondas MFM y a un aumento de la sensibilidad sin perturbar la configuración magnética de las muestras blandas. Además, la alta relación de aspecto que se puede lograr en las puntas de nanoalimentación FEBID las hace magnéticamente más duras que las comerciales, alcanzando campos coercitivos superiores a 900 Oe. De acuerdo con los resultados mostrados, las puntas basadas en nanorods magnéticos cultivados por FEBID pueden eventualmente usarse para el análisis cuantitativo en mediciones MFM. Además, el crecimiento personalizado de puntas basadas en Co o Fe en palancas con diferentes propiedades mecánicas permite estudios de MFM que exigen diferentes condiciones de medición. Para mostrar la versatilidad de este tipo de sonda, Como último paso, la MFM se realiza en un entorno líquido, que sigue siendo un desafío para la comunidad de MFM en gran medida debido a la falta de sondas apropiadas en el mercado. Esto abre nuevas posibilidades en la investigación de muestras biológicas magnéticas.

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