Sanando la Tierra

Se podría «fritar» las células del cáncer con la ayuda de un termómetro de «mini diamantes»

22 agosto, 2013 | adm | Salud

Se podría "fritar" las células del cáncer con la ayuda de un termómetro de "mini diamantes"

Los nanodiamantes se pueden utilizar para medir la temperatura dentro de las células individuales, con posibles «spin-off» para el tratamiento del cáncer

Los investigadores han creado un nanothermometro hecho de diminutas partículas de diamante – nanodiamantes –

Las células no tienen lenguas. No tienen axilas y no tienen oídos. Todo esto hace que sea muy difícil de medir su temperatura.

Los termómetros son una herramienta fundamental para mucha de la investigación científica y la medicina – pero su uso en las escalas más pequeñas hasta la fecha ha sido limitado. Dentro de las células de nuestro cuerpo, por ejemplo, donde las fluctuaciones de temperatura son minúsculas en comparación con los cambios que se pueden notar, se necesita algo más.

Científicos de la Universidad de Harvard la semana pasada revelaron una nueva herramienta, un «nanothermometer», que puede leer la temperatura con una precisión nunca antes alcanzada. Usando pequeñas partículas de diamante, llamada nano-diamantes, han medido temperaturas no sólo de las células, pero de las regiones específicas dentro de ellas.

El profesor Mikhail Lukin, físico de la Universidad de Harvard y uno de los autores principales del estudio, dijo que había un número de aplicaciones potenciales, incluyendo el estudio de los procesos dentro de las células y explorar el efecto de calor local en la expresión génica. «Esto podría conducir a nuevas formas de identificar y curar enfermedades, como el cáncer, por ejemplo.»

La investigación, publicada en la revista Nature, reunió a la física y la biología, aprovechando las propiedades únicas de los nanodiamantes. Lukin dijo: «Lo que está sucediendo ahora es que la ciencia física está entrando en una nueva frontera donde podemos controlar y manipular partículas, incluyendo los átomos individuales, a un nivel de nanoescala con dimensiones espaciales muy bien localizadas.»

El grupo tomó ventaja de una imperfección en los nano-diamantes lo que les hace muy sensibles a la temperatura ambiental. En la estructura del diamante normalmente todo el carbono tiene átomos de nitrógeno salpicados que, cuando se ilumina con luz láser, emiten luz. El brillo de esta luz emitida se puede medir con gran exactitud y corresponde a la temperatura de la nanodiamante y la de su entorno locales.

Hay otras formas de medir la temperatura de una célula, utilizando proteínas brillantes o nanotubos de carbono, pero que a menudo reaccionan químicamente con la célula y afectan a su comportamiento, pueden hacer cualquier lectura poco fiable. Esta investigación pone en torno a este problema, sin embargo, debido a que el diamante no tiene ningún efecto químico sobre la célula.

«Esto significa que puede introducir estos nanocristales de diamante dentro de las células vivas se puede dirigir a ciertas partes», dijo Lukin. «Después de que usted puede controlar los defectos en el diamante con la luz del láser, y leer un cambio de temperatura local.»

En el estudio, los nano-diamantes se utilizan en conjunción con nanopartículas de oro que han sido previamente demostrado que actúan como calentadores de células pequeñas. Este emparejamiento de termómetro con el calentador no era la única clave para demostrar la temperatura se puede medir en la célula, dijo Lukin, pero se espera pueda ser utilizado como una especie de regulador de calor celular.

Konstantin Sokolov, profesor asociado de Física de imágenes de la Universidad de Texas, que no participó en la obra, dijo: «Incluso en su estado actual, creo que esto es muy interesante porque se puede empezar a hacer nuevas preguntas que la gente no podía hacer antes. Nuevas herramientas siempre abren nuevas investigaciones. Los ejemplos aquí son los que existen de temperatura dentro de las células y cómo éstas influyen en la biología y el comportamiento celular. »

Un ejemplo de que la investigación se puede aplicar es la activación de la actividad cerebral con la luz. Es una técnica que se puede utilizar para tratar los trastornos neurológicos como la enfermedad de Parkinson y epilepsia.

Estudios recientes han demostrado que el efecto de la luz es a menudo debido al calentamiento resultante, dijo Sokolov. «Con el fin de obtener una mejor comprensión y un mejor control del proceso que en realidad necesita tener retroalimentación de temperatura. Esa es una de las áreas de esta investigación que se puede aplicar para la exploración que es muy interesante.»

La aplicación más directa, sin embargo, es para tratar el cáncer. El profesor Justin Stebbing es profesor de medicina del cáncer en el Imperial College de Londres, y piensa que la nueva herramienta nano podría abrir nuevas opciones más seguras de terapia. Hablando acerca de la investigación, dijo: «Sondeo de temperatura con gran sensibilidad a escala nanométrica ha sido demasiado difícil, así que hacer un termómetro que puede detectar pequeños cambios en la temperatura, en un amplio rango de temperaturas, y poner un sistema dentro de un nivel celular, nunca ha sido hecho antes.

«En el tratamiento del cáncer, por ejemplo, estoy trabajando en un proyecto mediante el cual estamos usando los cambios de temperatura para matar en realidad células cancerosas e inducir la necrosis.»

El nuevo nanothermometer podría permitir que las células cancerosas se calienten a la temperatura adecuada para matarlas y dejar las células sanas ilesas. Esto evitaría los problemas asociados con otras quimio y radioterapias, que no tienen tal especificidad que matan a las células sanas como cancerosas.

Stebbing, dijo: «Esta investigación tiene una enorme cantidad de aplicaciones, porque así como el tratamiento, podemos integrar la temperatura en nuestros experimentos de biología celular todos los días a un nivel muy detallado.»

Se necesita más trabajo, dijo Lukin, para permitir que más medidas de la temperatura que se deben tomar con más frecuencia. Una «solución temporal» de milisegundos, no las decenas de segundos demostradas aquí, sería necesario para ciertas aplicaciones, como optogenética.

El nanothermometer podría convertirse en una herramienta integral para todas las investigaciones de biología celular, mucho de la misma manera que la temperatura del cuerpo es en la medicina. «A veces, cuando haces algo como esto, ni siquiera eres consciente del tipo de aplicaciones que pueden salir», dijo Lukin.

www.theguardian.com

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