Nanopartículas para la medicina del futuro

En la actualidad, la investigación en nanopartículas es un área de gran interés debido a la inmensa variedad de aplicaciones potenciales. Hoy tengo la fortuna de poder charlar con Luis M. Liz Marzán , catedrático en la Universidad de Vigo y uno de los científicos españoles de mayor prestigio internacional, pionero mundial en el estudio de la síntesis, caracterización y aplicaciones de las nanopartículas metálicas. Entre otros, su trabajo está permitiendo el desarrollo de nuevas terapias médicas y nuevos sensores ultra sensibles, capaces de detectar enfermedades en sus estados iniciales o conocer la presencia de productos tóxicos con muy baja concentración.
Mónica Luna.- ¿De dónde emana la fascinación científica actual por las nanopartículas? Luis Liz.- Del hecho de que sus propiedades no sólo dependen de su composición, tal y como nos dice nuestra experiencia, sino también de su tamaño y su forma. Esto nos abre un abanico inmenso de posibilidades. Por ejemplo, el oro siempre tiene un color dorado, a no ser que reduzcas tanto sus dimensiones que comiences a tener trozos del tamaño de decenas de nanómetros. Entonces el oro empieza a tener un color azul que se torna rojizo a medida que disminuyes aún más el tamaño de sus nanopartículas . Igualmente, su color también varía modificando levemente la forma de la nanopartícula.
Luis Liz Marzán Otro ejemplo interesante de propiedad que cambia con las diferentes formas geométricas es la distribución del campo eléctrico, como se puede observar en la imagen inferior. Por ejemplo, en el caso de una nanopartícula triangular, las zonas en las que el campo eléctrico es más intenso (color rojo) son los vértices.
El campo eléctrico se amplifica en distintas zonas para cada tipo de nanopartícula. Liz Marzán
M. L.- ¿Qué propiedades de las nanopartículas consideran especialmente interesantes en su investigación?
L. L.- Esta propiedad que acabo de mencionar: cómo se concentra el campo eléctrico en las distintas zonas de las nanopartículas, es especialmente relevante a la hora de utilizar las nanopartículas como sensores de alta sensibilidad, capaces de detectar incluso la presencia de una sola molécula. Aprovechando la concentración del campo eléctrico en zonas específicas de las nanopartículas, conseguimos amplificar las señales luminosas que proceden de las moléculas unidas a ellas y de esta forma aumentar la sensibilidad de su detección.
M. L.- ¿Nos podría poner un ejemplo de esta forma de detección de moléculas?
Nanopartículas con diferentes geometrías. | L. Liz Marzán L. L.- Un tipo de nanopartícula especialmente conveniente para detectar la presencia de una sola molécula son las nanoestrellas. En la imagen inferior se puede ver, en blanco y negro, una imagen por microscopía electrónica de una nanoestrella real con un tamaño de unos 50 nanómetros. El resto de la imagen (en color) es un esquema de cómo funciona la detección. Estas nanoestrellas concentran muy bien el campo eléctrico en sus puntas. El primer paso consiste en unir químicamente una nanoestrella a la molécula que queremos detectar (en el esquema, molécula de color blanco). Al utilizar métodos ópticos de detección de moléculas, es decir, métodos en los que cada tipo de molécula emite una luz particular (como si fuera una huella dactilar de la molécula), nos encontramos que, gracias a la utilización de nanoestrellas, la luz que emite se amplifica mucho. De esta forma, podemos detectar su presencia aunque la cantidad de moléculas (de color blanco) sea muy baja.
El campo eléctrico se amplifica en distintas zonas para cada tipo de nanopartícula.| Liz Marzán M. L.- ¿Cuáles son las ventajas de poder disponer de detectores moleculares tan sensibles?
L. L.- Muchas e importantes. Se podrían detectar enfermedades en sus comienzos, cuando aún no hay síntomas. Aunque la enfermedad esté en sus inicios y haya muy baja concentración de las moléculas indicadoras en la sangre, con métodos más sensibles se podría diagnosticar las enfermedades en etapas tempranas.
Por ejemplo, el principal obstáculo con el que los científicos se encuentran a la hora de diagnosticar la enfermedad de las vacas locas es la imposibilidad de distinguir entre el prión funcional que tienen todas las personas y animales y el infeccioso que causa la patología. Estas proteínas apenas emiten señales ópticas, con lo que también resulta imposible detectarlas. Nosotros hemos introducido nanopartículas de oro que amplifican en miles de millones de veces la señal de la molécula defectuosa, con lo cual se pueden observar incluso en concentraciones muy bajas. El sensor es capaz de detectar la presencia de hasta diez priones por cada litro de sangre, que luego, a través de un análisis por espectrofotometría, permite desvelar si son infecciosos o normales.
En humanos, enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson también podrían detectarse de forma temprana por compartir origen priónico.
M. L.- ¿Están investigando alguna aplicación de las nanopartículas relacionadas con terapia médica?
L. L.- Estamos estudiando varias posibles aplicaciones. Una de ellas consiste en utilizar las nanopartículas como repartidoras de fármacos. Como se muestra en el vídeo de la portada, cuando la nanopartícula se hidrata, aumenta de tamaño y el fármaco se infiltra en su interior. Cuando se comprime, el fármaco queda atrapado y puede ser liberado por señales térmicas o por cambios de acidez.
Otro tema de investigación que actualmente estamos llevando a cabo gracias a una importante financiación europea consiste en entender cómo se comunican las bacterias y cómo detectan la presencia de otras células. Nos gustaría llegar a conocer cómo podemos manipular el comportamiento de las bacterias para que, en presencia ciertos tejidos, actúen de modo menos agresivo y así poder prevenir enfermedades. Asimismo, buscamos poder manipular estas bacterias con la finalidad de que se comporten de modo más o menos activo con ciertos tipos de células, algo que podría utilizarse como sistemas de terapia.
M. L.- ¿Cree que si los resultados de su investigación llegasen a establecerse como terapias, serían seguras?
L. L.- Los protocolos de seguridad a los que están obligados los medicamentos y terapias médicas son muy estrictos. Si consiguen pasarlos podemos estar seguros de que no habrá contraindicaciones graves.
M. L.- ¿Cuál es la parte más importante de la investigación que realizan?
L. L.- Creo que la parte relacionada con ciencia básica es muy importante. Es imprescindible entender cómo crecen las partículas, porqué crecen con unas determinadas condiciones y porqué eso da lugar a unas propiedades específicas. Investigar en ciencia básica es fundamental para conocer qué pueden hacer las nanopartículas, tanto para bien, como para mal. Además, para poder llegar a aplicaciones prácticas hay que entender los aspectos básicos y por eso hay que invertir esfuerzo en proyectos que aparentemente no llegan a una aplicación directa.
Mónica Luna es investigadora en Nanociencia y Nanotecnología en el Instituto de Microelectrónica de Madrid (CNM-CSIC).
monica.luna.estevez@gmail.com


**publicado en "EL MUNDO"