Este nuevo enfoque también está siendo utilizado en otros procedimientos en desarrollo por la Universidad de California y la Universidad Rice. La Universidad de California está desarrollando nano esferas de oro y la Universidad Rice nano partículas de oro explosivas. El oro es una sustancia atractiva para los investigadores porque es inerte en el cuerpo. Sales de oro y coloides de oro (un tipo de mezcla en la que una sustancia se dispersa de manera homogénea en otra) han sido usadas para tratar la artritis por mas de 100 años, por lo que se cree que las nano celdas no serán toxicas para el organismo. Las nano celdas son cubos huecos hechos al precipitar oro en nano partículas de plata. La plata erosiona desde su interior y de forma simultánea las esquinas del cubo, dejando entrar la solución a través de los poros de las esquinas abiertas.

Para prevenir que las proteínas se depositen en las nano partículas, lo cual podría suceder al ser capturadas por el sistema inmunológico y arrastradas hacia el hígado por el flujo sanguíneo, los científicos han recubierto las nano celdas con una capa de PEG. El PEG es un químico no toxico usado por muchas personas en la forma de laxantes como el GolyTELY o MiraLAX. Este compuesto evita la adsorción de las proteínas, “disfrazando” a las nano partículas de manera que el sistema inmune no pueda reconocerlas. Así estas pueden circular en el flujo sanguíneo lo suficiente para acumularse en los tumores.Un tumor en crecimiento debe desarrollar su propio suministro de sangre para evitar que su interior adolezca de oxigeno y nutrientes.  Los vasos del tumor presentan un diámetro irregular así como patrones de ramificación anormal, pero lo más importante, sus paredes son delgadas y con fugas. Las células que se aglomeran alrededor de estos vasos forman una barrera impermeable pero presentan pequeños espacios entre ellas. Las nano celdas se infiltran a través de estos espacios tan eficientemente que tornan de un color negro la superficie comúnmente rosácea del tumor.Las suspensiones de las nano celdas, que son aproximadamente del mismo tamaño que una partícula de virus, no son siempre amarillas. Están teñidas de algo que se llama resonancia de plasmones. La resonancia – y el color – se puede sintonizar en una amplia gama de longitudes de onda, alterando el grosor de las paredes de las celdas. En otras palabras, su color y su capacidad para absorber luz y convertirla en calor pueden ser controladas con precisión.
Para aplicaciones biomédicas, los científicos en la WUSTL ajustan las celdas a 800 nanómetros, una longitud de onda que cae dentro de una ventana de transparencia del tejido que se encuentra entre 750 y 900 nanómetros, en la parte cercana al infrarrojo del espectro. La luz en este punto puede penetrar tan profundo comovarias pulgadas en el cuerpo (ya sea de la piel o el interior del tracto gastrointestinal o de otros órganos). La conversión de la luz en calor se debe al mismo efecto físico como el color. La resonancia tiene dos partes. En la frecuencia de resonancia, la luz es tanto dispersada como absorbida por las nano celdas. El control del tamaño de las nano celdas permite lograr una máxima absorción.

Pruebas Prometedoras

Durante  pruebas clínicas, ratones con tumores en ambos lados de su cuerpo, fueron divididos aleatoriamente en dos grupos. Los ratones en un grupo fueron inyectados con nano celdas de oro recubiertas con una película de PEG y  los del otro grupo con una solución distinta. Varios días más tarde el tumor derecho de cada animal fue expuesto a un láser durante 10 minutos. El equipo utilizó diferentes técnicas de escaneo no invasivas para monitorear los efectos de la terapia.

Durante la irradiación, se tomaron imágenes térmicas de los ratones con una cámara infrarroja. Como en la mayoría de los animales que regulan automáticamente la temperatura de su cuerpo, las células de un ratón funcionan de manera óptima sólo si su temperatura corporal se mantiene entre 36,5 y 37,5 grados Celsius (98 a 101 grados Fahrenheit). A temperaturas superiores a 42 grados Celsius (107 grados Fahrenheit), las células comienzan a morir debido a que las proteínas que les proveen de su correcto funcionamiento empiezan a romperse. En los ratones inyectados con las nanoceldas, la temperatura de la superficie de la piel aumentó rápidamente de 32 grados Celsius a 54 grados C (129 grados F). Sin embargo, en los ratones inyectados con otra solución, la temperatura de la superficie se mantuvo por debajo de los 37 grados Celsius (98.6 grados Fahrenheit).

Para ver el efecto que  tuvo el calor en los tumores, los ratones fueron inyectados con un trazador radiactivo incorporado en una molécula similar a la glucosa. Se utilizo tomografía axial computarizada y de emisión de positrones (PET y TC)  para registrar la concentración de glucosa en los tejidos del cuerpo, cuanto mayor es la captación de glucosa, mayor es la actividad metabólica. Los tumores de los ratones inyectados con las nano celdas se mostraron menos significativos en los escaneos que los de los ratones inyectados con la otra solución, lo que indica que muchas células tumorales ya no estaban en funcionamiento. Se descubrió  más tarde que los tumores en los ratones tratados con nano celdas tenían signos histológicos de daño celular.

A pesar de los resultados, los investigadores están insatisfechos con su efectividad. Aunque los tumores acumularon suficientes nano celdas de oro para darles un color negro, sólo el 6 por ciento de las partículas inyectadas se ubicaron en el tumor. Les gustaría que el número estuviera más cerca del 40 por ciento de modo que menos partículas tendrían que ser inyectadas en el paciente.

Ellos planean agregar ligandos a las nano celdas para que puedan  reconocer y adherirse con mayor efectividad a  los receptores en la superficie de las células tumorales.Además de diseñar nano celdas que activamente se adhieran a las células tumorales, el equipo está considerando la posibilidad de cargar el interior de las partículas con drogas anti cancerígenas para que el tumor sea atacado en dos frentes. Sin embargo, lo más importante desde el punto de vista de los pacientes con cáncer, es que cualquier tratamiento con nano celdas sea dirigido específicamente a las células tumorales evitando los graves efectos secundarios de otros metodos. Los científicos de la WUSTL acaban de recibir del Instituto Nacional del Cáncer una subvención de 2.129.873 dólares  por cinco años, para continuar su trabajo con la terapia foto térmica.

Fuente:

http://www.gizmag.com/gold-nanocages-cancer-photothermal-treatment/14512/