Año Internacional de la Luz: detectan cáncer al irradiar nanopartículas con luz infrarroja
Por Ana Luisa Guerrero
León, Guanajuato. 4 de junio de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Una nueva oportunidad se abre en el campo de la medicina: sin técnicas invasivas se pueden detectar diversos tipos de cáncer solo con irradiar luz infrarroja a nanopartículas orgánicas que, previamente, fueron ingeridas por el paciente.
Esto será posible en mediano plazo gracias a los trabajos que realiza un grupo de investigadores de diversas instituciones del país, que aplica las propiedades de la luz.
A propósito del Año Internacional de la Luz, este 2015 en todo el mundo se emprenden esfuerzos para destacar las aplicaciones de las propiedades de la luz; la biofotónica, por su parte, es un área de desarrollo en esta materia, en el rubro de la salud.
El doctor Gabriel Ramos Ortiz, del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) –que pertenece al Sistema de Centros Públicos de Investigación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt)–, explicó que han desarrollado nanopartículas orgánicas que se alojan en las células y, al ser irradiadas con luz infrarroja, pueden detectar la presencia de tumores a nivel celular.
El investigador que forma parte del Grupo de Propiedades Ópticas de la Materia del CIO compartió con la Agencia Informativa Conacyt la técnica que han desarrollado para obtener imágenes en las que detectan ciertas enfermedades, además de los trabajos en mecanismos que les permitan diseñar tratamientos poco invasivos.
El también miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) con el nivel II destacó que en ese trabajo multidisciplinario intervienen especialistas en física, química, ciencias de materiales y biólogos, para que las nanopartículas orgánicas tengan propiedades de luminiscencia y absorción fotónica.
Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cuál es el proyecto en el que trabajan?
Gabriel Ramos Ortiz (GRO): El título de la investigación es Desarrollo de nanopartículas orgánicas para la detección y tratamiento de cáncer, y la estamos realizando con ayuda de la convocatoria de Desarrollo Científico para Atender Problemas Nacionales, en la versión 2013.
AIC: ¿En qué consiste?
GRO: En esta, su primera etapa, nos enfocamos en generar nuevas técnicas para obtener imágenes a nivel celular de ciertas enfermedades, en particular del cáncer. Estamos muy 
interesados en obtener imágenes de líneas cancerosas; para eso, estamos desarrollando partículas que tienen la capacidad de alojarse en el interior de esas células y cuando uno las irradia con luz infrarroja emiten luz visible; es una manera de que se vea el entorno de la célula.
AIC: ¿Cómo son estas nanopartículas?
GRO: Creamos nanopartículas orgánicas que están basadas en materiales de carbono. Se han desarrollado con otras técnicas, por ejemplo nanopartículas de semiconductores, que hacen la misma función excepto que tienden a ser muy tóxicas. En nuestro caso, la ventaja que tienen es que son más amigables con el organismo.
AIC: ¿Contemplan una segunda etapa?
GRO: Sí. Los primeros resultados están en dos etapas: la primera para generar imágenes del entorno celular y tejido; hemos generado una serie de nanopartículas a partir de varios sistemas moleculares orgánicos, de esa etapa ya tenemos los resultados.
Sobre la segunda etapa, que se daría en el siguiente año, la idea es que estas nanopartículas –a parte de que tienen la función de generar una imagen– también pueden generar terapias sobre las células. Lo que tendríamos es un esquema en donde estaríamos haciendo diagnóstico y terapia de la enfermedad a nivel celular.
AIC: ¿Cuál es el principio físico en el que se basa esta investigación?
GRO: Básicamente lo que hacemos es irradiar el material que estamos introduciendo a las células, en este caso nanopartículas orgánicas. Le aplicamos radiación infrarroja y tiene la particularidad de que el tejido celular es transparente a esa radiación; sin embargo, como es radiación láser, usamos un principio de absorción de dos fotones.
Lo que permite este principio físico es la absorción de la radiación infrarroja de una manera muy localizada; cuando se absorbe esa energía es donde las nanopartículas emiten radiación visible. Se le llama fluorescencia inducida por absorción de dos fotones.
AIC: ¿Cuál es la ventaja de estas nanopartículas?
GRO: La característica que tienen es que este proceso físico lo hacen de manera muy eficiente. Existen marcadores comerciales que hacen esta función para generar imágenes pero son muy ineficientes. Nuestros materiales son hasta 100 veces más eficaces para generar este proceso de absorción infrarroja y emitir luz inducida.
Estos materiales deben cumplir todas las condiciones necesarias para resistir en una célula, ser biocompatibles y resistir la radiación láser que se le está proyectando; debe ser selectiva porque para ir al lugar donde está el problema en las células.
La intención es que al final del proyecto tengamos un conjunto de sistemas de nanopartículas que podamos ofrecer a la comunidad científica y médica del país para sustituir lo que existe comercialmente, como los marcadores que son ineficientes.
AIC: ¿Cómo logran que sean orgánicos?
GRO: Nuestros sistemas moleculares son basados en carbono, son orgánicos. Esta tecnología también se usa en nanociencia y nanotecnología con materiales inorgánicos y semiconductores inorgánicos, pero algunos de ellos tienen cadmio e introducirlo al organismo puede generar problemas severos porque es tóxico.
En el caso nuestro, son materiales orgánicos que podrían ser más benignos al interior del organismo porque se basan en carbono.
AIC: ¿Cómo ingresan al cuerpo?
GRO: Hay varias maneras de hacerlo. Estos sistemas moleculares los encapsulamos y el recubrimiento debe ser amigable con el organismo. Se pueden recubrir con sílice, que es vidrio, y aunque pude sonar que no es amigable, a esos niveles el organismo puede procesarlo bastante bien.
Se recubre con vidrio, se le ponen algunas sustancias y grupos químicos que hacen que esto no sea dañino y que cuando se introduzca al cuerpo, como un medicamento o una solución, se aloje donde esté el daño para que se pueda localizar a través de técnicas de microscopia óptica. Una vez que sucede eso, el cuerpo lo puede desechar sin mayor problema.
Otra manera es recubrirlo con una serie de polímeros orgánicos que envuelven la nanopartícula, y la hacen biocompatible y amigable con el organismo vivo.
AIC: ¿Estas nanopartículas han sido probadas en organismos vivos?
GRO: El nivel de investigación es a nivel celular, in vitro; se trabaja con líneas celulares y el siguiente paso es sobre tejido; un último paso sería sobre organismos.
Esta investigación está centrada en la detección de enfermedades pero no se limita a eso, también es una tecnología que puede servir para que la comunidad científica –de las áreas de medicina o biología– pueda hacer estudios de las estructuras celulares.
Si introduces un medicamento a una célula notas cómo funciona porque los medicamentos son a nivel molecular; por eso, para identificarla dentro de los organismos y las células hay que pegarles estas nanopartículas y de esa manera pueden cumplir su función, tanto en organismos vivos como a nivel de tejido o celular.
AIC: ¿Quiénes colaboran en esta investigación?
GRO: Es un grupo multidisciplinario e interinstitucional donde intervienen físicos y químicos, que se encargan de diseñar y sintetizar los sistemas moleculares. También participan médicos y biólogos, que son los que nos dicen cuáles son los problemas que hay que resolver y de qué manera se pueden introducir las nanopartículas a un organismo.
Están interviniendo investigadores de instituciones como el CIO, el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados(Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM) y también colaboraciones en el extranjero, en particular con Francia y República Popular China.
AIC: ¿En cuánto tiempo podríamos ver esto aplicado?
GRO: A mediano plazo veríamos aplicadas estas técnicas. Esto tiene que evolucionar rápidamente, pues –por sus características– esta tecnología no puede durar mucho tiempo en el laboratorio si es que es viable.
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