Las nanopartículas de carbono son una herramienta prometedora para aplicaciones biomédicas, por ejemplo, para el transporte dirigido de compuestos biológicamente activos a las células. Un equipo de investigadores de los departamentos de Física, Medicina y Química de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) ha examinado si estas partículas son potencialmente peligrosas para el organismo y cómo las células las enfrentan una vez que se han incorporado.
Los hallazgos del estudio interdisciplinario acaban de publicarse en la revista Scientific Reports («La baja toxicidad de los puntos cuánticos de grafeno se refleja en los cambios marginales de la expresión génica de las células madre hematopoyéticas humanas primarias»).
Las nanopartículas se pueden absorber en las células del cuerpo. Hay dos aspectos de esta característica. En primer lugar, hace que las nanopartículas sean buenos vehículos para transportar una amplia gama de compuestos o sustancias unidas a las células enfermas normales de una manera específica.
Por otro lado, también pueden presentar riesgos para la salud, por ejemplo, en relación con las partículas. Una de las formas en que se crea el material particulado es en los procesos de combustión, y parte de eso se puede clasificar como nanopartículas. Estas partículas extremadamente pequeñas pueden vencer la barrera sangre-aire y penetrar en el cuerpo: la mucosa bronquial en los pulmones no filtra las partículas. En cambio, llegan a los alvéolos pulmonares y de allí al torrente sanguíneo.
Junto con grupos de trabajo del departamento de Química, los investigadores de HHU del Instituto de Física Experimental de la Materia Condensada que trabajan con el Prof. Dr. Thomas Heinzel y del Departamento de Hematología, Oncología e Inmunología Clínica que trabajan con el Prof. Dr. Rainer Haas ahora han estudiado qué Ocurre cuando las células del cuerpo absorben ciertas nanopartículas.
Los investigadores utilizaron nanopartículas hechas de grafeno ; Esta es una forma especial de carbono que comprende capas bidimensionales de anillos de carbono hexagonales. Los agregaron a células madre hematopoyéticas especiales denominadas células madre CD34 + . Estas células son particularmente sensibles a las influencias ambientales perjudiciales debido a su capacidad de dividirse a lo largo de su vida útil. Se supone que estas células se dañarían más por las nanopartículas, si es que lo hacen, que los otros tipos de células más robustas.
El equipo interdisciplinario de investigadores con sede en Düsseldorf pudo demostrar que las nanopartículas de carbono ingresan a las células, donde se encapsulan en orgánulos especiales llamados lisosomas. Los lisosomas sirven como un tipo de unidad de eliminación de desechos para el cuerpo donde se acumulan cuerpos extraños y normalmente se descomponen con la ayuda de enzimas. Sin embargo, los investigadores no observaron ningún proceso de este tipo durante la duración de los experimentos, que duró varios días.
Al comparar los genes activos («expresión génica») de las células madre con y sin la adición de nanopartículas, los investigadores descubrieron que solo una de un total de 20.800 expresiones registradas había cambiado; Se determinaron efectos menores en otras 1.171 expresiones génicas.
El profesor Heinzel dijo esto con respecto a los hallazgos: “La encapsulación de las nanopartículas en los lisosomas asegura que estas partículas se almacenen de forma segura al menos durante unos días, durante la duración de nuestros experimentos, y no pueden dañar la célula. Esto significa que la célula sigue siendo viable sin ningún cambio importante en la expresión génica”. Esta idea es importante si se van a utilizar nanopartículas para administrar medicamentos a la célula. El marco experimental utilizado aquí no permite que se hagan declaraciones a largo plazo con respecto a una mayor probabilidad de mutación celular que resulte en cáncer.
La investigación se llevó a cabo como una estrecha colaboración entre la Facultad de Matemáticas y Ciencias Naturales de HHU y la Facultad de Medicina y el Hospital Universitario de Düsseldorf. La Escuela de Oncología de Düsseldorf (dirigida por el Prof. Dr. Sebastian Wesselborg) financió la beca de doctorado del primer autor Stefan Fasbender. El profesor Haas dijo: «La proximidad del Hospital y la Universidad y sus estrechos vínculos en términos de contenido proporcionan a HHU un entorno particularmente fructífero para la investigación traslacional, donde los conocimientos y la experiencia de la investigación básica se combinan con aspectos relevantes para el tratamiento».
Fuente: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
