Nanopartículas de oro y ciencia en equipo: un trabajo multidisciplinar

«Contando con la colaboración y solidaridad de muchas personas, ya sean fuertes o en apariencia débiles, se puede alcanzar el éxito, vencer a cualquier rival o salir airoso de una situación difícil».

Esquema básico de nuestra nanopartícula, con un núcleo de oro (en amarillo), una cubierta polimérica (en negro) y diversos elementos funcionales (en rojo)

“La unión hace la fuerza” y qué mejor disciplina que la nanociencia para demostrarlo. Cuando un solo proyecto multidisciplinar involucra a químicos, físicos, biólogos y otras ramas de la ciencia, la frase con la que he empezado a redactar este artículo se vuelve más bien un lema.

Un par de ideas sobre nanopartículas: Son muchos los modelos de nanoconstrucciones que se estudian y emplean en la actualidad. Sin embargo, la idea base de la que se suele partir en la mayoría de los casos está bastante definida: surgen como resultado de la suma de pequeños “bloques de construcción” [1].

Como si de un juego infantil se tratara, cada bloque tiene su función específica en la construcción final y ésta no resultaría útil si le faltase alguno de los elementos que la completan.

En mi experiencia personal, he trabajado en el diseño y síntesis de nanopartículas de oro con el fin de ser empleadas como transportadores de fármacos (nanocarries) o en cirugía guiada por fluorescencia. En ambos casos, la nanopartícula contaba con la siguiente estructura básica:

• Un núcleo inorgánico de oro: este material es muy utilizado en nanotecnología debido a su estabilidad y a sus muy estudiados métodos de síntesis [2]. Es el soporte de la nanoestructura y le confiere, además, una serie de propiedades físicas bien caracterizadas [3].
• Una cubierta de polímeros biocompatibles: formada por diferentes moléculas orgánicas enlazadas a la superficie del oro, esta cubierta incrementa la estabilidad de la nanopartícula, aumenta su biocompatibilidad y funciona como punto de anclaje de los elementos que le darán funcionalidad [4].
• Elementos funcionales: desde fluoróforos e iones radiactivos hasta medicamentos o ligandos de reconocimiento tumoral. Estos elementos se emplean para darle utilidad y especificidad a la nanopartícula y suelen estar anclados o contenidos en la superficie polimérica de la misma.

Ahora bien, ¿cómo puede un Químico saber qué materiales emplear para conseguir una determinada funcionalidad biológica? ¿y un Biólogo cómo unir químicamente esos materiales de forma efectiva? ¿puede un Físico colaborar en la caracterización del nanomaterial?

Científicos “superhéroes” en la portada de Nature en 2015

Trabajo en equipo: La necesidad de aunar conocimientos llegó incluso a la portada de Nature, bajo el lema: ¿por qué los científicos deben trabajar juntos para salvar el mundo? (Why scientists must work together to save the world) [5]. Y es que resulta más sencillo colaborar con distintos profesionales para sacar un proyecto adelante que intentar controlar todo el conocimiento que requiere.

Volviendo al caso concreto de las nanopartículas, el biólogo puede definir los requisitos bioquímicos que la nanoconstrucción debe cumplir para resultar útil y compatible con un organismo. Tras ello, es el químico quién selecciona los materiales que encajan con estas exigencias y propone un método de diseño y síntesis de la estructura. Por último, el físico es el más apto para recomendar qué técnicas de caracterización resultan más adecuadas para analizar el producto en función de sus propiedades. En todo esto, a su vez, pueden colaborar biotecnólogos, bioquímicos y hasta médicos.

Y ésta es parte de la magia de la ciencia. La que hace que fórmulas con integrales y reacciones químicas se sienten en la misma mesa y dialoguen en un mismo idioma. Y es que, si una nanopartícula necesita de todos sus miembros para lograr su objetivo, ¿por qué tú no?

Agradezco a Justo Giner el haberme permitido compartir esta reflexión a través del blog «Ciencia Química en el siglo XXI». Cuando trabajas en investigación deseas transmitir tu esfuerzo personal y tus conocimientos a través de plataformas como ésta. Quizá reserve algo así para más adelante. De momento, me conformo con haber podido compartir esa cara bonita que tiene la ciencia cuando une sus piezas y forma un engranaje que lucha por el avance.

María Isabel González

«Ciencia Química en el siglo XXI» | Dr. Justo Giner Martínez-Sierra

Referencias:

[1] Nanochemistry. American Chemical Society, web. 12 Nov. 2016.

[2] Lipka, J.; Parak, W.J. y colaboradores. Biodistribution of PEG-modified gold nanoparticles following intratracheal instillation and intravenous injection. Biomaterials, 2010, 31(25), 6574-6581.

[3] Feliu, N.; Parak, W.J. y colaboradores. In vivo degeneration and the fate of inorganic nanoparticles. Soc. Rev. 2016, 45(9), 2440-2457.

[4] Lin, C. J.; Parak, W.J y colaboradores. Design of an amphiphilic polymer for nanoparticle coating and functionalization. Small, 2008, 4(3), 334 – 341.

[5] Why interdisciplinary research matters. Nature, web. 5 Jun. 2017.

Nota: Esta entrada participa en el LXIV Carnaval de Química (Edición Gadolinio), cuyo blog anfitrión es «Ciencia Química en el siglo XXI» de @QXXI_justoginer