Las nanopartículas de oro en quimioterapia y radioterapia son el uso de oro coloidal en tratamientos terapéuticos, a menudo para el cáncer o la artritis . La tecnología de nanopartículas de oro muestra ser prometedora en el avance de los tratamientos contra el cáncer. Algunas de las propiedades que poseen las nanopartículas de oro, como el tamaño pequeño, la no toxicidad y la no inmunogenicidad, hacen que estas moléculas sean candidatas útiles para los sistemas de administración de fármacos dirigidos. A medida que los vectores de administración dirigidos a tumores se vuelven más pequeños, la capacidad de eludir las barreras y obstáculos naturales del cuerpo se vuelve más probable. Para aumentar la especificidad y la probabilidad de administración del fármaco, se pueden injertar ligandos específicos del tumor en las partículas junto con las moléculas del fármaco quimioterapéutico, para permitir que estas moléculas circulen por todo el tumor sin ser redistribuidas en el cuerpo.
Las nanopartículas de oro varían de tamaño según la terapia para la que se utilicen. En la terapia fototérmica contra el cáncer, se utilizan muchas moléculas de nanopartículas de oro en cada prueba y todas deben tener un tamaño uniforme. Incluido el recubrimiento de PEG, las nanopartículas tienen un diámetro de aproximadamente 130 nm. [1] Las nanopartículas de oro que actúan como sistemas de administración de fármacos en conjugación con fármacos quimioterapéuticos suelen tener un tamaño de entre 10 y 100 nm. [2]
El área de superficie juega un papel muy importante en la administración de medicamentos y, por mg de oro, a medida que los diámetros disminuyen, las áreas de superficie necesarias para transportar medicamentos aumentan hasta el punto en que un solo volumen de 1 ml de nanopartículas de oro esféricas de 1,8 nm tiene la misma área de superficie que un teléfono celular. [3]
La vectorización de fármacos requiere una mayor especificidad y se sintetizan en mediciones de un solo dígito que van desde 3 a 7 nm. [ cita requerida ]
Los tratamientos antibacterianos están probando diferentes tamaños para el tipo de célula objetivo: 10, 20 y 40 nm. [4]
Debido a la capacidad de ajustar el tamaño y la absorción de las nanopartículas de oro, estas moléculas pueden variar en los colores que emiten. Los colores de las soluciones de nanopartículas de oro suelen variar del rojo vino al azul pálido. Estos colores desempeñan un papel necesario en la síntesis de nanopartículas de oro como indicadores de reducción . [5] El color de las nanopartículas de oro se puede modificar mediante la aplicación de presión que tiñe de rojo las nanopartículas. [6]
Para obtener más información sobre la síntesis de AuNP para uso médico, consulte Oro coloidal.
Otra síntesis puede incluir la selección de un tipo de célula . Un tumor consta de una multitud de tipos de células, por lo que la selección de un único tipo de célula es ineficaz y potencialmente peligrosa. Como mucho, este tipo de selección solo tendría un efecto menor en la eliminación del tumor. Los tumores cambian constantemente y, por lo tanto, la selección de un fenotipo se vuelve inútil. Persisten dos problemas principales: cómo llegar al objetivo y cómo destruir una variedad de células. [ cita médica necesaria ]
Un método directo para acceder y destruir células tumorales se puede lograr mediante terapia fototérmica contra el cáncer o terapia fotodinámica (TFD). Se sabe que este procedimiento trata tumores pequeños a los que es difícil acceder y evita los inconvenientes (efectos adversos) de los métodos convencionales, incluida la destrucción innecesaria de tejidos sanos. [7] Las células se destruyen por exposición a la luz, rompiendo las membranas y provocando la liberación de enzimas digestivas. Las AuNP tienen secciones transversales de absorción altas que requieren solo una entrada mínima de energía de irradiación . Se ha demostrado que las células de carcinoma de mama humano infundidas con nanopartículas metálicas in vitro tienen un aumento de la morbilidad con la exposición al infrarrojo cercano (NIR) . [7] La exposición a corto plazo in vivo (4-6 minutos) al NIR había experimentado el mismo efecto. Hirsch et al observaron que el calentamiento extremo en tumores causaría daño tisular irreversible, incluida la coagulación , la contracción celular y la pérdida de la tensión nuclear. Los resultados de su terapia de nanocapas in vivo en ratones revelaron una penetración del tumor de ~5 mm. Las partículas metálicas se ajustaron a una alta absorción y dispersión , lo que resultó en una conversión efectiva de luz en calor que cubría una gran área de superficie. [8] El grupo de El-Sayed estudió los efectos de las AuNP in vitro e in vivo. Determinaron que las longitudes de onda NIR se convertían en calor en la escala de tiempo de picosegundos, lo que permitía una exposición corta de CW para minimizar la posible exposición a células sanas. In vitro, se utilizó terapia fototérmica en líneas de células epiteliales orales (HSC 313 y HOC 3 Clone 8) y una línea de células epiteliales benignas (HaCaT). El-Sayed et al descubrieron que las células malignas que se habían incubado en AuNP conjugadas con receptor del factor de crecimiento antiepitelial (EGFR) requerían la mitad de energía para destruir una célula que una célula benigna. Su material incluía nanocapas de sílice recubiertas de oro que podían absorber selectivamente las ondas NIR. Las partículas se ajustaron variando el espesor de la capa de Au y cambiando el tamaño del núcleo de sílice. Al exponer estas partículas a NIR, se midió la eficacia del Au a través de la disminución de EFGR en células de carcinoma escamoso oral. [8] Existen varios avances biotecnológicos para la administración in vivo de fármacos. Para dirigirse de manera efectiva a las células malignas, las nanopartículas de Au se conjugaron con polietilenglicol, un proceso conocido como PEGilación.. Esto enmascara las partículas extrañas del sistema inmunológico de modo que lleguen a su destino y aumente el tiempo de circulación en el sistema. La conjugación de anticuerpos recubre la superficie de la nanopartícula con marcadores celulares para limitar la propagación solo a las células malignas. [8] Pruebas in vivo de ratones que desarrollaron células tumorales de carcinoma de colon murino . Se les inyectó la solución de AuNP y se dejó que se propagaran después de 6 horas. Las células circundantes se frotaron con PEG y se expusieron a un tratamiento láser para detectar un calentamiento anormal que indicara áreas donde las nanocapas de Au pueden haberse acumulado. El área inyectada también se frotó con PEG para maximizar la penetración de la luz. [8]
A pesar del éxito incuestionable de las nanobarras o nanocápsulas de oro como agentes fototérmicos en la investigación preclínica , aún no han obtenido la aprobación para su uso clínico porque su tamaño está por encima del umbral de excreción renal . [9] En 2019, se informó de la primera arquitectura ultrapequeña en nano plasmónica con absorción NIR, que combina conjuntamente: (i) una conversión fototérmica eficiente adecuada para múltiples tratamientos de hipertermia , y (ii) la excreción renal de los componentes básicos después de la acción terapéutica. [10]
Los procedimientos de radiografía con rayos X implican el diagnóstico de células cancerosas a través del proceso de adquisición de imágenes. [11] Estas técnicas se basan en la absorción de rayos X en el tejido expuesto para mejorar la calidad de la imagen. En ciertos procedimientos radiológicos, como la terapia de radiofrecuencia, se inyecta un agente de contraste en el tejido canceroso objetivo y da como resultado una mayor atenuación de los rayos X. [ cita médica requerida ]
El tratamiento con terapia de radiofrecuencia implica la destrucción de células de tejido canceroso tumoral a través del calentamiento diferencial del tejido canceroso mediante diatermia por radiofrecuencia. [12] Este calentamiento diferencial es el resultado del suministro de sangre en el cuerpo que se lleva el calor y enfría el tejido calentado.
Las nanopartículas de oro son excelentes absorbentes de rayos X, debido a su alto número atómico de 197 Au. Esto permite una mayor masa del elemento, lo que proporciona una mayor área de absorción de rayos X. Al actuar como un agente de contraste e inyectarse en células tumorales cancerosas, daría como resultado una mayor dosis del tejido canceroso expuesto durante el tratamiento de radioterapia. [13] Además, las nanopartículas de oro se eliminan de manera más eficiente de las células de tejido sano, en comparación con las células cancerosas, una característica que las convierte en radiosensibilizadores prometedores [14].
La angiogénesis es un proceso que implica la formación de nuevos vasos sanguíneos a partir de vasos preexistentes. Implica la degradación de la matriz extracelular , la activación , la migración, la proliferación y la diferenciación de las células endoteliales en vasos. Se dice que desempeña un papel importante en el crecimiento y la propagación de las células cancerosas. [15]
El proceso de angiogénesis implica el uso de promotores e inhibidores , que equilibran el proceso formando nuevos vasos sanguíneos solo cuando es necesario. Algunos ejemplos de promotores son el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y el factor de crecimiento de fibroblastos (FGF). Algunos ejemplos de inhibidores son el receptor 1 del factor de crecimiento endotelial vascular, etc.
La progresión tumoral se produce como resultado de la transición de un tumor en la etapa de proliferación latente a la etapa activa como resultado de la presencia de oxígeno y nutrientes. Esta etapa activa conduce a un estado de hipoxia celular, que provoca una mayor regulación de las proteínas proangiogénicas, como el VEGF. Esto da como resultado la propagación de proteínas inflamatorias y células cancerosas a lo largo de los vasos sanguíneos recién creados. [16]
Las AuNP tienen la capacidad de inhibir la angiogénesis al coordinarse directamente con los factores de crecimiento que se unen a la heparina. Inhiben la fosforilación de las proteínas responsables de la angiogénesis en una cuestión dependiente de la dosis. En concentraciones de 335-670 nM, se observó una inhibición casi completa de la fosforilación. [7] Como consecuencia de la angiogénesis, se ha descubierto que la artritis reumatoide se desarrolla debido a la mayor capacidad de propagar proteínas inflamatorias. A través de la inhibición de la angiogénesis, la reducción de la artritis reumatoide es prevalente. [7] Además, los inhibidores angiogénicos tienen una limitación crítica debido a la inestabilidad de las condiciones biológicas y la alta dosis requerida. Para contrarrestar esto, se desarrolló una estrategia emergente para el desarrollo de terapias dirigidas a la angiogénesis asociada a tumores mediante el uso de nanotecnología y agentes antiangiogénicos, conocida como terapia antiangiogénica. Este enfoque resolvió la inestabilidad de la limitación al acelerar la administración de inhibidores de la angiogénesis. [16]
Las nanopartículas de oro muestran propiedades antiangiogénicas al inhibir la función de los factores de crecimiento proangiogénicos que se unen a la heparina (HG-GF), siendo los principales ejemplos el factor de crecimiento endotelial vascular 165 (VEGF165) y el factor de crecimiento básico de fibroblastos ( bFGF ), ambos promotores proangiogénicos. Los estudios de Rochelle R. Arvizo, et al. han demostrado que el uso de nanopartículas de oro de diversos tamaños y cargas superficiales desempeña un papel importante en sus efectos inhibidores. [17]
En los campos biológicos actuales, el uso de la nanotecnología ha permitido el uso indirecto de las nanopartículas de oro para transportar ADN a las células de los mamíferos, reduciendo así los agentes tumorales y aumentando la eficiencia de la transferencia de electrones mediante la modulación de la actividad de la glucosa oxidasa. Las investigaciones actuales en curso en los laboratorios de la Clínica Mayo incluyen el examen de las nanopartículas de oro como mensajeros para transportar reactivos capaces de manipular la respuesta angiogénica in vivo. [18]
Los inhibidores angiogénicos actuales que se utilizan hoy en día y que están aprobados por la FDA de los EE. UU. para tratar el cáncer son Ayastin, Nexavar , Sutent y Affinitor. [15]
Las nanopartículas de oro se utilizan como partículas dirigidas a las bacterias en la terapia antibacteriana. La terapia se dirige a las bacterias con nanopartículas de oro que absorben la luz (10 nm, 20 nm, 40 nm) conjugadas con anticuerpos específicos, matando así selectivamente las bacterias mediante láser. [4]
Los estudios han demostrado la eficacia de este método para matar el Staphylococcus aureus , un importante patógeno humano responsable de una amplia gama de enfermedades, como infecciones de la piel y heridas, síndrome de choque tóxico , artritis séptica , endocarditis y osteomielitis . En este sistema, el daño a las bacterias se produce mediante la inducción de un láser potente que provoca efectos de sobrecalentamiento acompañados de fenómenos de formación de burbujas alrededor de las nanopartículas de oro agrupadas. [ cita médica necesaria ]
La selección selectiva de S. aureus se realizó utilizando un anticuerpo monoclonal contra una de las principales proteínas agrupadas en la superficie, la proteína A (spa), que está vinculada a la porción de peptidoglicano de la pared celular. Los anticuerpos monoclonales aseguran la selección de la célula específica, lo que es esencial para este mecanismo. La eficiencia de eliminación depende de los efectos de sobrecalentamiento local acompañados por los fenómenos de formación de burbujas; la formación de burbujas mejoraría el efecto de eliminación de PT. Una mejor eficiencia de calentamiento resulta de una mayor capacidad para confinar el pulso láser de nanosegundos dentro del tamaño del nanocúmulo. La superposición de burbujas de diferentes nanopartículas dentro de los nanocúmulos disminuye el umbral de formación de burbujas. Un aumento en la absorción local promedio del cúmulo y su desplazamiento al rojo potencial (de 525 nm para una sola nanopartícula esférica de oro a 700-800 nm para nanocúmulos) en respuesta a la resonancia plasmón-plasmón. [4]
Otra forma en la que las AuNP se pueden utilizar en la terapia del cáncer es como agentes para la administración dirigida de fármacos . Las investigaciones muestran que las AuNP se pueden funcionalizar y conjugar fácilmente con una variedad de moléculas, incluidos los fármacos quimioterapéuticos como la doxorrubicina . [19] [20] Una complicación importante con los métodos actuales de tratamiento del cáncer con quimioterapia es que el tratamiento no está optimizado para dirigirse específicamente a las células cancerosas y la distribución generalizada de los fármacos quimioterapéuticos por todo el cuerpo puede causar efectos secundarios nocivos como náuseas , pérdida de cabello y cardiotoxicidad . [20] Dado que muchas de las características de las AuNP les permiten dirigirse específicamente a las células cancerosas y acumularse dentro de las células tumorales, estas moléculas pueden actuar como sistemas de administración de fármacos dirigidos al tumor. Una vez dentro del microambiente del tumor, estos complejos se disocian y liberan el quimioterapéutico, lo que permite que el fármaco surta efecto y, finalmente, provoque la apoptosis .
Las nanopartículas de oro tienen sus ventajas en la vectorización de fármacos . Pueden contener varios tamaños y tipos diferentes de dendrímeros y varios tipos diferentes de ligandos para tratar eficazmente diferentes tipos de cánceres. Por ejemplo, la investigación muestra que el 80~90% de las células tumorales del cáncer de mama tienen receptores de estrógeno [21] y el 60~70% de las células tumorales del cáncer de próstata tienen receptores de andrógenos [22] . Esta cantidad significativa de receptores hormonales desempeña un papel en las acciones intermoleculares. Esta función ahora se utiliza mediante ligandos terapéuticos y de orientación en nanopartículas de oro para dirigir la administración selectiva de fármacos antitumorales en los tejidos . Para que múltiples ligandos terapéuticos y de orientación se unan a las nanopartículas de oro, las nanopartículas de oro primero deben someterse a una estabilización con polímeros. Luego, las moléculas antiestrógeno con PEG tiolado se unen a las nanopartículas de oro a través de enlaces Au-S, formando nanopartículas de oro protegidas con tiolato [23] .
El docetaxel se envasa en nanopartículas de oro pegiladas [24]. El docetaxel es un medicamento de quimioterapia antimitótico que ha demostrado un gran rendimiento en ensayos clínicos. [25] El docetaxel fue aprobado por la FDA para tratar varios tipos diferentes de cáncer , es decir, cáncer de mama (incluido el cáncer localmente avanzado o metastásico). [25]
En 2009 se completó un estudio piloto de la terapia AuroLase™ (nanocápsulas de oro) en tumores refractarios y/o recurrentes de cabeza y cuello [a] y actualmente se están realizando dos ensayos que utilizan la terapia AuroLase™ para el tratamiento del cáncer de pulmón primario/metastásico [b] y del cáncer de próstata. [c] Otras nanopartículas de oro que se encuentran en el mercado se utilizan principalmente para la síntesis de complejos de nanopartículas en la investigación. Nanocomposix se especializa en la producción de nanopartículas de varios tamaños, controladas mediante la variación de las concentraciones de reactivo reductor y HAuCl4. [26]
Sigma Aldrich ofrece seis tamaños diferentes de nanopartículas esféricas de oro y ha desarrollado nanoerizos de oro para un uso similar. La superficie provoca un desplazamiento hacia el rojo en el pico del plasmón superficial en comparación con las nanopartículas esféricas de oro. [27]
Nanopartz [28] ofrece nanopartículas de oro y nanobarras de oro para terapias preclínicas in vivo que se han utilizado ampliamente en terapias preclínicas, incluida la hipertermia fototérmica y la administración de fármacos quimioterapéuticos. El estudio piloto que utilizó las nanobarras de oro Ntracker [29] se completó en 2012 y se utilizó en siete caninos con diversos grados de tumores cancerosos sólidos. [30] [31] Los resultados mostraron una carga significativa de las nanobarras de oro después de la inyección intravenosa en los tumores cancerosos y un calentamiento significativo de los tumores a partir de un láser externo. Las imágenes se encuentran en [32]
Dependiendo de la forma de la molécula, la absorbancia variará, es decir, las partículas esféricas absorberán longitudes de onda en la región NIR con una absorbancia relativamente baja en comparación con las varillas largas. [33] Chan et al observaron que las nanopartículas esféricas de 50 nm se absorbieron de manera más eficiente que las partículas más grandes y más pequeñas de la misma forma. En lo que respecta al tamaño, las esferas se absorbieron de manera más eficiente que las varillas. [34] La capacidad de mayor absorción de nanocapas en la célula se localizará en la membrana perinuclear y se acumulará para producir efectos tóxicos.
Rotello et al. también investigaron las interacciones electrostáticas mediante la conjugación de AuNP con grupos funcionales aniónicos y catiónicos . Sus resultados mostraron que la toxicidad estaba más establecida en las AUNP conjugadas con grupos funcionales catiónicos como consecuencia de las interacciones electrostáticas con la membrana celular aniónica . [35]
Las concentraciones de nanopartículas de oro en sistemas biológicos para uso práctico varían de 1 a 100 nanopartículas por célula. Las altas concentraciones pueden provocar efectos adversos para la estructura y función celular, que pueden no parecer no tóxicos en los ensayos , pero se ha descubierto que la preparación de las partículas produce efectos anormales en la célula. [36] Si grandes concentraciones limpian rápidamente los vasos sanguíneos, las nanocápsulas pueden acumularse en los órganos principales (principalmente el hígado y el bazo ). También se encontraron concentraciones residuales de estas partículas en los riñones , pulmones , músculos , cerebro y huesos de ratones después de 28 días. La concentración de la solución inyectada por vía intravenosa fue de 2,4*10 11 nanocápsulas/ml. Incluso sin una limpieza completa del sistema, las nanocápsulas no causaron ninguna complicación fisiológica en los ratones. [37] Su et al observaron una correlación con la concentración de Au 3 Cu y el daño celular. Las células se incubaron en concentraciones de 0,001 y 200 mg mL −1 Au 3 Cu. Llegaron a la conclusión de que la viabilidad celular y el daño celular dependían de la dosis y que se producía un 15 % de daño celular. Se detectó una reducción de la viabilidad celular en experimentos in vivo, también relacionada con la dosis. [38] La citotoxicidad no es una preocupación importante en el uso de las nanopartículas de oro, ya que se localizan en las vesículas y el citoplasma en lugar de en el núcleo. Por lo tanto, no se produjeron complicaciones debido a su agregación en estas partes de la célula. [39]
Dos factores clave a tener en cuenta al irradiar nanopartículas de oro en células cancerosas son la velocidad de enfriamiento de la red y el contenido de calor de la red. La velocidad de enfriamiento de la red es la rapidez con la que el calor de la partícula se distribuye a su entorno. Si la velocidad de enfriamiento de una partícula es demasiado baja, el contenido de calor de la red se puede aumentar con una radiación de energía moderada (40 μJ/fs con un láser de 100 fs a 800 nm) hasta el punto en que las nanobarras de oro se pueden fundir para crear nanopartículas esféricas que se vuelven fototérmicamente inactivas. [40] Esta descomposición se ha demostrado utilizando nanobarras de oro recubiertas con ligandos de fosfatidilcolina en células HeLa utilizando un láser pulsado y ya no eran útiles para el tratamiento debido a su baja absorbancia de radiación NIR. [41] También se ha demostrado que los pulsos láser de alta energía fragmentan las nanobarras en partículas más pequeñas. [40] Si bien estos cambios estructurales inducidos por pulsos láser podrían utilizarse para desactivar los efectos fototérmicos de estas partículas después del tratamiento, las partículas esféricas resultantes u otros fragmentos de partículas podrían provocar complicaciones durante o después del tratamiento cuando se utilizan nanopartículas de oro para el tratamiento clínico y la obtención de imágenes de células cancerosas. [40] [41]
Una limitación de la quimioterapia fototérmica con nanopartículas de oro es la elección del láser a la hora de realizar el tratamiento. Los láseres pulsados ofrecen un tratamiento muy selectivo de las células cancerosas en una zona pequeña y localizada, pero pueden provocar la destrucción potencial de partículas y tienen una baja eficiencia de calentamiento debido a la pérdida de calor durante la excitación de un solo pulso. [40] Los láseres de onda continua tienen una mayor eficiencia de calentamiento y funcionan mejor para calentar zonas más grandes con un menor riesgo de destruir las nanopartículas que se calientan. Sin embargo, el tratamiento con láseres de onda continua es mucho más prolongado en comparación con el tratamiento con láser pulsado. [40] Una limitación de la terapia fototérmica con respecto al láser utilizado es la profundidad del tumor que se está tratando. La mayoría de los láseres utilizados para inducir la ablación de tumores con nanopartículas de oro solo pueden llegar a varios centímetros de tejido blando, lo que hace imposible llegar a tumores más alejados del cuerpo. [42] Encontrar una forma de llevar a cabo la terapia en células más alejadas del cuerpo sin dañar las células circundantes es esencial para que esta técnica sea viable como tratamiento contra el cáncer en el futuro.
Estudios en células de leucemia humana revelaron que la exposición prolongada a AuNP no dañaba las células, incluso a ~100 μM de Au. Más bien, reducían la cantidad de especies reactivas de oxígeno en la célula. Sin embargo, se encontró que los precursores de la síntesis de AuNP ( CTAB y HAuCl 4 ) eran tóxicos en pequeñas concentraciones (10 μM); especialmente el CTAB libre. Estudios en células HeLa por Niidome et al. respaldan aún más esta afirmación al examinar la correlación con la eliminación del exceso de CTAB [43] [44] y la viabilidad celular aumentó al 90%. [43]
Después de utilizar nanopartículas para terapia fototérmica, se ha demostrado in vitro que se forman altas concentraciones de especies reactivas de oxígeno (ROS) dentro de las células cancerosas tratadas. [45] [46] [47] Si bien estas especies no son motivo de preocupación para las células cancerosas muertas, pueden causar estrés oxidativo en las células sanas circundantes si se crean suficientes ROS, lo que conduce a la muerte de células sanas. [45] [46] Este estrés oxidativo se puede pasivar utilizando polímeros como agentes reductores (después de la degradación de la nanopartícula) y el daño de las ROS se puede reducir utilizando la absorción dirigida de las nanopartículas por las células cancerosas. El mecanismo del estrés oxidativo causado por las nanopartículas en el cuerpo todavía es objeto de estudio y proporciona una posible limitación cuando se utilizan nanopartículas de oro con radiación dentro del cuerpo. [45] [46] [47]
Si bien existen muchos estudios in vitro sobre el uso de nanopartículas de oro en quimioterapia, los estudios in vivo son escasos y suelen arrojar resultados contradictorios. Por ejemplo, un estudio in vivo ha demostrado que las nanopartículas de oro de 13 nm que circulan en el torrente sanguíneo a menudo “se acumulan en el hígado y el bazo y… tienen tiempos de circulación sanguínea prolongados”. [48] Además, se ha demostrado que las nanopartículas de entre 8 y 37 nanómetros causan síntomas anormales que conducen a la muerte en ratones debido a complicaciones médicas en el bazo, el hígado y los pulmones. Sin embargo, otros estudios han demostrado que las nanopartículas de oro de 20 nm pueden pasar a la retina sin causar ningún efecto citotóxico y que las nanopartículas de 13 nm de diámetro no son tóxicas para el cuerpo. Muchos sostienen que estos resultados difieren debido a las diferentes concentraciones de las nanopartículas utilizadas para estos experimentos y que se requiere más investigación. [48]
Las investigaciones de bioseguridad y biocinética sobre arquitecturas ultrapequeñas en nanopartículas biodegradables han demostrado que las nanopartículas de oro pueden evitar la acumulación de metales en los organismos al escapar por la vía renal. [49] [50]
Parte del problema con estos estudios es la falta de métodos confiables para determinar la absorción de nanopartículas de oro in vivo sin examinar el sitio del tumor post-mortem. La absorción de nanopartículas de oro en células a menudo se lleva a cabo examinando los órganos de ratones inyectados post-mortem. Esta técnica no se puede replicar durante los ensayos clínicos, por lo que se necesitan desarrollar nuevos métodos para determinar la absorción de células para evitar concentraciones más altas de nanopartículas de oro en el cuerpo que conducen a efectos tóxicos. [42] Un método sugerido recientemente para contrarrestar esta limitación es el radiomarcaje . La absorción de nanopartículas de oro tioladas se ha monitoreado recientemente utilizando capas de polímero marcadas con 111 In que rodean la nanopartícula de oro y muestra una posible forma de evitar este problema, pero estas capas de polímero se pueden eliminar de la partícula, lo que hace que se requiera un sistema de etiquetado más estable para este tipo de estudios. [51]
Las nanopartículas de oro pueden utilizarse de forma indirecta terapéutica. La cuestión de la angiogénesis describe la formación de nuevos vasos sanguíneos, que no solo aumentan la propagación de células cancerosas, sino que pueden proliferar la propagación de proteínas responsables de la artritis reumatoide. Como las AuNP reducen la angiogénesis, la artritis reumatoide se reduce como resultado. [7] Chamberland et al estudiaron el uso de nanobarras de oro conjugadas con anti- TNF (AuNR) ex vivo en las articulaciones de la cola de rata para reducir el efecto de la artritis reumatoide. Observaron los efectos del sistema de administración de fármacos a través de la tecnología PAT . Las propiedades de las AuNR que se encontraron más eficientes tenían mediciones de 45 x 15 nm con un pico de absorción de 660 nm. Este ajuste permitió un mejor contraste entre las áreas objetivo y el tejido intraarticular. Por lo tanto, se observó que las AuNR conjugadas con etanercept aumentaban la sensibilidad a la luz. La técnica de imágenes proporciona mayores oportunidades para el seguimiento sensible de fármacos in vivo en biotecnología . [52]
VIH
Se ha descubierto que varias valencias de AuNP inhiben la fusión del VIH. Se conjugaron AuNP de 2 nm con ácido mercaptobenzoico con un derivado de un antagonista conocido del CCR5 , que es una molécula pequeña que antagoniza el receptor CCR5 , y el CCR5 es comúnmente utilizado por el VIH para entrar en la célula. El antagonista del CCR5 se uniría al CCR5, sin dejar espacios para que el VIH se una. Esto, en última instancia, conducirá a un efecto que restringirá la infección por VIH. [7]
Las sondas de genes de ADN del virus de la hepatitis B ( VHB ) preparadas con AuNPs podrían utilizarse para detectar directamente el ADN del VHB. El método basado en la detección y visualización de fluorescencia es altamente sensible, simple y de bajo costo, lo que podría aplicarse potencialmente a chips de detección de múltiples genes. [7] La sonda utilizada aquí es esencialmente un biosensor , para detectar específicamente un material determinado. [53]
Una aplicación exitosa del método colorimétrico de nanosonda AuNP al diagnóstico clínico reportada por Baptista et al . fue la detección sensible en muestras clínicas de Mycobacterium tuberculosis , la causa de la tuberculosis humana. [7]
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