Investigación permite el estudio de la unión de proteínas a nanopartículas en la sangre

Un equipo de investigadores de CIC biomaGUNE ha descrito una nueva aplicación de la resonancia magnética para el estudio de la corona de proteínas a través del cambio de tamaño de las nanopartículas. El estudio de la corona de proteínas, un recubrimiento espontáneo de la superficie de las nanopartículas que se produce inevitablemente cuando éstas entran en contacto con las proteínas presentes de forma natural y abundante en la sangre, es clave en el campo del diseño de nanomateriales para aplicaciones biomédicas.

 

nanopartículas_edited-550x400_cEsta investigación permite el estudio de la corona de proteínas en muestras reales de sangre y abre la posibilidad de medirla directamente en un ser vivo, utilizando un escáner de resonancia magnética.

“Nuestro equipo ha estudiado la corona de proteínas en sangre o en presencia de células. Para ello hemos usado nanopartículas marcadas con flúor, cuya señal nos ha permitido medir su difusión sin ningún tipo de interferencia, a través de la resonancia magnética”, explica Mónica Carril, investigadora Ikerbasque en CIC biomaGUNE.

La investigación, publicada en la revista Nature Communications, además de permitir el estudio de la corona de proteínas en muestras reales de sangre, abre la posibilidad de medir la corona de proteínas directamente en un ser vivo, utilizando un escáner de resonancia magnética, vía que ya están investigando en CIC biomaGUNE.

El campo de la nanomedicina está experimentando un gran crecimiento. En los últimos años están surgiendo multitud de aplicaciones potenciales de diferentes nanomateriales en el diagnóstico y en el tratamiento de diversas enfermedades.

No obstante, antes de que la nanomedicina sea considerada como una alternativa viable en el campo de la clínica es importante saber qué pasa realmente con las nanopartículas cuando entran en contacto con el cuerpo humano. Una parte importante de la explicación del comportamiento de los nanomateriales para aplicaciones biomédicas está en el diseño de la superficie, ya que en muchas ocasiones se modifica dicha superficie con biomoléculas que tienen una función terapéutica o de dirigir el nanomaterial a un tipo concreto de tejidos,  como pueden ser tumores. “Es importante estudiar la corona de proteínas porque podría estar enmascarando las propiedades de la superficie de los nanomateriales que hemos diseñado, puede también estar cambiando su estabilidad o ruta de excreción”, explica la investigadora Mónica Carril.

La adhesión de proteínas a la superficie de las nanopartículas produce un lógico aumento de su tamaño, que es lo que se ha medido. “Mediante la técnica de resonancia magnética nuclear observamos cómo difunden las nanopartículas cuando están en un fluido. El tamaño de las nanopartículas influye directamente en cómo difunden. Cuanto más grandes sean, más despacio se moverán y menos área cubrirán. Varias técnicas existentes para el estudio de la corona de proteínas emplean el mismo principio. No obstante, necesitan que el fluido en el que difunden las nanopartículas sea limpio para que no haya interferencias. La particularidad de nuestra investigación es que hemos basado nuestras medidas en la señal que obtenemos del núcleo de flúor con el que hemos decorado nuestras nanopartículas, así no nos tenemos que preocupar de las interferencias, ya que no existe flúor en los medios fisiológicos”, señala Mónica Carril.

Hasta ahora, los modelos que se usan en el laboratorio son solo una aproximación de lo que pasa realmente dentro del cuerpo. En este sentido, sería un gran avance obtener una técnica que permitiera estudiar la formación de la corona de proteínas en tiempo real dentro del cuerpo humano. La técnica de resonancia magnética basada en flúor podría permitirlo y en la demostración práctica de esta solución trabaja el grupo de Mónica Carril en CIC biomaGUNE.

El estudio se ha llevado a cabo principalmente en CIC biomaGUNE y en el mismo han participado, además de Mónica Carril, Daniel Padro, Pablo del Pino, Carolina Carrillo-Carrión, Marta Gallego y Wolfgang J. Parak.

El trabajo se ha desarrollado durante más de dos años y ha requerido salvar numerosos obstáculos. “Como química, el reto más importante ha sido encontrar las nanopartículas fluoradas adecuadas. Necesitábamos unas nanopartículas con una elevada cantidad de flúor para tener una buena señal. Hay que tener en cuenta que una de las características del flúor es su hidrofobicidad o tendencia a repeler el agua. Por tanto, además de conseguir una elevada cantidad de flúor, necesitábamos que las nanopartículas fuesen solubles en agua para poder estudiar la corona de proteínas en medios fisiológicos. Encontrar ese equilibrio entre una señal adecuada de flúor y la solubilidad en agua fue la parte que más costó resolver”, concluye Mónica Carril.
diciembre 31/2017 (noticiasdelaciencia.com)