Científicos rusos reemplazan nanopartículas de oro en tratamiento láser contra el cáncer
Investigadores rusos han encontrado la manera de sustituir las costosas nanopartículas de oro utilizadas en la terapia fototérmica contra el cáncer por alternativas más asequibles. Esto permitirá destruir de forma segura tumores inoperables debido a su proximidad a órganos vitales.
Terapia sin oro: cómo los físicos rusos hicieron el tratamiento del cáncer más preciso, asequible y seguro
Introducción
Imagine un tumor que crece hacia el nervio óptico o que envuelve la arteria carótida. Un cirujano no puede extirparlo sin cegar al paciente o provocar un derrame cerebral. La quimioterapia ataca todo el cuerpo de forma indiscriminada, sin distinguir entre células sanas y enfermas. En estos casos, la medicina recurre a la terapia fototérmica, un método en el que se inyectan nanopartículas en el tumor, que se calientan bajo irradiación láser y queman el cáncer desde dentro. Suena a ciencia ficción, pero este enfoque ya se utiliza en clínicas. El problema es que hasta hace poco los "consumibles" eran oro y plata: caros, inseguros por su acumulación a largo plazo y que requieren un procesamiento químico complejo. Científicos rusos de la Universidad Politécnica de Perm y del Centro de Estudios Avanzados de Moscú, junto con colegas de los EAU y Francia, encontraron una solución: crearon nanopartículas de diseleniuro de tungsteno y diseleniuro de paladio, que resultaron ser más baratas, seguras y eficaces que las de oro.
Detalles del evento y cronología
El estudio, publicado en la revista Applied Surface Science, fue el resultado de una colaboración internacional que reunió a físicos, químicos y científicos de materiales de Rusia, los Emiratos Árabes Unidos y Francia. Un papel clave en el proyecto lo desempeñó el profesor Alexander Syuy, doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas, del Departamento de Física General de la Universidad Politécnica Nacional de Investigación de Perm (PNRPU).
Por primera vez en el mundo, los científicos sintetizaron nanopartículas esféricas de dicalcogenuros de metales de transición (diseleniuro de tungsteno y diseleniuro de paladio) mediante pulsos láser ultracortos. La duración del destello utilizado para la síntesis se mide en femtosegundos (millonésimas de milmillonésima de segundo). Es crucial que el método de síntesis sea "limpio": las nanopartículas se forman directamente en agua, sin añadir estabilizadores tóxicos que normalmente se requieren para evitar la agregación de partículas. Su propia carga eléctrica mantiene las esferas separadas, y su forma perfectamente redonda les permite circular de forma segura por el torrente sanguíneo y penetrar en las paredes vasculares permeables de los tumores.
Los resultados son impresionantes. La eficiencia de conversión de la radiación infrarroja en calor alcanzó el 71% para las partículas de tungsteno y el 81% para las de paladio. Pero el hallazgo principal no está en los números de eficiencia, sino en el efecto "interruptor" descubierto. Dos materiales muy similares se comportan de manera fundamentalmente diferente bajo irradiación láser. El diseleniuro de tungsteno se calienta estrictamente a una longitud de onda (770 nm); si el láser se desafina, el calentamiento casi se detiene. El diseleniuro de paladio, en cambio, absorbe la luz con igual eficiencia en un amplio rango de 650 a 950 nm. Esto le da al médico una elección sin precedentes: calentamiento preciso para tumores cerca de nervios y vasos sanguíneos, o calentamiento amplio para neoplasias grandes, todo dentro de la misma plataforma tecnológica.
Impacto y relevancia
La importancia de este desarrollo va mucho más allá de una publicación de laboratorio. Ataca tres limitaciones clave que han frenado la difusión de la terapia fototérmica durante décadas, y lo hace simultáneamente.
Costo. Las nanopartículas modernas para terapia fototérmica se fabrican principalmente de oro. El mercado de nanobarras de oro se estimó en unos 185,9 millones de dólares en 2024 y crece aproximadamente un 10% anual, en gran parte debido a aplicaciones oncológicas. Las nanocáscaras de oro cuestan unos 200 dólares por gramo, con un volumen de producción anual de unos 300 kg. El tungsteno es un metal industrial utilizado en lámparas incandescentes; el paladio es más barato que el oro. Reemplazar los metales preciosos por compuestos más asequibles podría reducir radicalmente el costo de un ciclo terapéutico, que hoy asciende a miles de dólares por procedimiento.
Toxicidad. El oro es inerte en masa, pero en forma de nanopartícula se oxida con el tiempo y libera iones que se acumulan en el hígado y el bazo. Peor aún: para evitar que las nanopartículas se aglomeren en solución, se recubren con estabilizadores, muchos de los cuales son tóxicos para las células. La plata se oxida incluso más activamente que el oro. Las nuevas nanopartículas se sintetizan en agua pura sin ningún reactivo adicional: el problema de la toxicidad del recubrimiento se elimina por completo.
Controlabilidad. El oro se calienta solo desde la superficie, por lo que los ingenieros tienen que dar a las partículas formas complejas (estrellas, púas, barras). Esto complica y encarece la producción. Los nuevos materiales se calientan en todo su volumen, lo que no solo aumenta la eficiencia sino que también hace que las partículas sean tecnológicamente más simples. Y la capacidad de cambiar entre calentamiento preciso y amplio simplemente eligiendo un material diferente es una nueva cualidad completamente inalcanzable con los prototipos de oro.
Para la oncología, la importancia práctica es que los tumores actualmente considerados inoperables (aquellos que han crecido hacia estructuras vitales) ahora tienen una oportunidad realista de tratamiento sin dañar los tejidos circundantes. Para el mercado de la nanomedicina, esto significa la aparición de una alternativa a las cadenas de suministro centradas en el oro, que actualmente están controladas por un círculo limitado de productores de metales preciosos.
Reacciones de los actores clave
La información sobre el desarrollo se difundió oficialmente a través del servicio de prensa del Ministerio de Educación y Ciencia de Rusia y fue recogida por los principales medios rusos: Interfax, Argumenty i Fakty, Gazeta.Ru, Nauchnaya Rossiya. La publicación en la revista internacional revisada por pares Applied Surface Science aseguró la legitimidad de los resultados en la comunidad científica global.
El propio profesor Alexander Syuy, en comentarios a la prensa, destacó la ventaja clave del método: "Esta es una gran ventaja sobre las partículas de oro y plata, que deben recubrirse con sustancias tóxicas para evitar que se peguen. Y la forma esférica no se eligió al azar: a diferencia de fragmentos afilados o escamas planas, las esferas viajan de forma segura por el torrente sanguíneo y penetran fácilmente en el tumor sin dañar el tejido sano".
La coautoría internacional (investigadores de los EAU y Francia) fortalece aún más la credibilidad de los resultados. Esta colaboración reduce el riesgo de que el desarrollo sea percibido únicamente como un proyecto local y abre la puerta a futuros ensayos clínicos conjuntos en diferentes jurisdicciones.
Al mismo tiempo, cabe señalar que el interés en la síntesis láser de nanopartículas para biomedicina no es aislado. En el MEPhI también se trabaja en la creación de nanopartículas "supercontrastadas" para diagnóstico por IRM y TC, así como radiosensibilizadores para radioterapia, todo ello mediante láseres de femtosegundos. Está surgiendo toda una dirección en la que las escuelas científicas rusas tienen competencias serias.
Pronóstico y conclusiones
El desarrollo aún se encuentra en la etapa de investigación de laboratorio, y es importante enfatizarlo. Queda un largo camino por recorrer antes de la aplicación clínica: pruebas preclínicas en animales, luego fases de ensayos clínicos en humanos y obtención de aprobaciones regulatorias. La experiencia muestra que este proceso lleva de 5 a 10 años incluso en un escenario optimista.
Sin embargo, la dirección está claramente marcada. La terapia fototérmica está dejando de ser un procedimiento costoso y de nicho para comenzar a moverse hacia la accesibilidad masiva. Cuando se proponen materiales industriales sintetizados en agua con un solo destello láser en lugar de oro, con su volatilidad y demanda creciente (el mercado crece un 10% anual), la ecuación económica cambia drásticamente.
El efecto "interruptor" descubierto (cambiar el tipo de calentamiento simplemente reemplazando el material) parece particularmente prometedor. En el futuro, esto podría conducir a la creación de toda una paleta de nanopartículas con propiedades ópticas predeterminadas, adaptadas a una situación anatómica específica: nanomedicina personalizada en el sentido más estricto.
El principal desafío es la escalabilidad. La síntesis con láser de femtosegundos produce partículas ideales de calidad de laboratorio, pero si la tecnología puede producirlas en volúmenes suficientes para la práctica clínica manteniendo un bajo costo sigue siendo una pregunta abierta. No obstante, el equipo internacional y la publicación en una revista de alto rango dan motivos para creer que el proyecto recibirá los recursos necesarios para responder a esta pregunta.
La ciencia rusa ha vuelto a dejar su huella en un campo que combina física, ciencia de materiales y medicina, y ha propuesto una solución que podría hacer que el tratamiento del cáncer no solo sea más eficaz, sino también significativamente más asequible para pacientes de todo el mundo.
— Editorial Team
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