Basado en la exposición de nanopartículas magnéticas a un campo magnético alterno externo, la magnetic hyperthermia es una terapia prometedora para el tratamiento del cáncer local.
Con el fin de evaluar algunos de los mecanismos de daño celular provocados por este tratamiento, se prepararon dos modelos 3D de cultivo celular diferentes utilizando colágeno, que es la proteína con mayor contenido en la matriz extracelular.
Antes o después de incorporar las nanopartículas en la estructura 3D, se agrega la misma cantidad de nanopartículas a las células. Por lo tanto, en un modelo, las partículas están solo dentro de la celda (dentro del modelo), mientras que el otro modelo tiene partículas tanto dentro como fuera de la celda (modelos de entrada y salida).
En el modelo In & Out, la hipertermia promueve la migración de partículas desde el área exterior de la estructura 3D a la parte interior. Logrando una distribución homogénea más rápida en toda la estructura y permitiendo que las partículas accedan a las células internas.
El mecanismo de muerte celular activado por el tratamiento de hipertermia magnética fue diferente en ambos modelos. 24 horas después de la aplicación de hipertermia se observó necrosis en el modelo In, y apoptosis en el modelo In & Out.
Esto se correlacionó claramente con la cantidad de nanopartículas ubicadas dentro de las células. Por lo tanto, la combinación de ambos modelos 3D nos permitió demostrar dos funciones diferentes de las partículas magnéticas durante el tratamiento de hipertermia: i) La modulación del mecanismo de muerte celular en función de la cantidad de partículas intracelulares y ii) La disrrupción de la matriz de colágeno provocada por las nanopartículas localizadas en la región extracelular.
Una técnica antigua con nuevas aplicaciones
Según Garaio, los resultados más relevantes de su investigación son los siguientes: “Construimos un instrumento para medir la tasa de absorción específica de nanopartículas; luego, construimos varios modelos para calcular tasas de absorción específicas y entender cómo cambian las nanopartículas. La tasa de absorción. La forma, el material y el ligando de la nanopartícula”.
En cuanto a las pruebas de laboratorio, “hemos inducido la necrosis en el hígado de tres ratones sin causar ningún daño a las células sanas de estos órganos”, dijeron los investigadores.
La eficacia de la hipertermia contra los tumores era conocida por los médicos hace más de mil años, hace unos 200 años los pacientes tenían fiebre y la hipertermia se usaba para combatir los tumores. En resumen, esta es una parte integral de la hipertermia “, explicó Garaio.
“Pero el calor no debe administrarse en cualquier zona del cuerpo, ni de cualquier manera: hay que aplicarlo solo a los tumores, a una temperatura que oscile entre los 41 y los 46 °C. Ese es el intervalo de temperatura en el que la hipertermia magnética es más eficaz”, subraya el autor de la tesis.
Según el físico Eneko Garai, de la Universidad del País Vasco, este sistema ofrece varias ventajas: “Por una parte, los campos magnéticos que se utilizan no son perjudiciales para el organismo, es decir, no producen calor, por lo que no afectan a las zonas sanas del cuerpo. Por otra, las nanopartículas pueden rodearse de ligandos.
Por lo general, las partículas son de óxido de hierro, mientras que el ligando consiste en una capa elaborada con moléculas orgánicas. Gracias a este sistema, las nanopartículas pueden adherirse a las células tumorales, sin afectar a las células sanas”.
Hay varios métodos para subir la temperatura, según los cuales se clasifican los tratamientos de hipertermia. En la hipertermia por radiofrecuencia, por ejemplo, se utilizan corrientes eléctricas inducidas por ondas electromagnéticas para aumentar la temperatura de los tumores, y antenas para concentrar en estos el calor.
La colocación de dichas antenas junto a los tumores se hace mediante cirugía. En la hipertermia por ultrasonidos, el calentamiento se efectúa mediante vibraciones; en la hipertermia por láser, en cambio, se excitan mediante un láser de infrarrojos las nanopartículas de oro o de plata que se colocan junto a los tumores para calentar las células tumorales.
Frena el crecimiento tumoral
La hipertermia magnética es un tratamiento antitumoral experimental que utiliza nanopartículas magnéticas que generan calor cuando se exponen a un campo magnético alterno externo que es inofensivo para los tejidos, estrategia que puede ser útil para el cáncer de páncreas.
Para avanzar en este ámbito, el Instituto Aragonés de Nanociencia y Materiales (INMA), el Consejo de Investigaciones Científicas Avanzadas (CSIC) y el Centro Mixto de la Universidad de Zaragoza y CIBER Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) El Se estudió la eficacia de varios parámetros clave y se probó el aumento de la respuesta inmune y una mayor inhibición del crecimiento tumoral en modelos animales.
Este trabajo, publicado en la revista ‘ACS Applied Materials and Interfaces’, estudió la hipertermia magnética en cáncer de páncreas, por la peculiaridad de este tipo de cáncer de tener una matriz extratumoral muy densa que dificulta la llegada de los fármacos en tratamientos convencionales.
“La hipertermia magnética es de especial interés en este tipo de tumores porque puede tener un efecto dual, ayudando a la matriz extracelular a ser más permeable, y, provocando la muerte de las células tumorales.
La sinergia de este tratamiento con terapias convencionales podría resultar de gran relevancia”, explica Laura Asín, investigadora del CIBER-BBN en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA, CSIC-UNIZAR).
