Esto permite, en particular, llevar a cabo un análisis rápido de la toxicidad de sustancias usadas en la quimioterapia para tratar el cáncer, lo que dará la posibilidad de precisar el pronóstico en relación con la esperanza de vida de los pacientes.
Además, la creación del nanoelectrodo es importante para las investigaciones preclínicas de medicamentos porque permite llevar a cabo análisis en un número limitado de células vivas, sin el uso de animales de laboratorio.
Los resultados de la investigación del equipo científico de la NUST MISIS, la Universidad Estatal de Moscú, el Centro Nacional de Investigación Instituto Kurchátov, la Universidad de Tecnología Química de Rusia Dmitri Mendeléiev, el Colegio Imperial de Londres y la Universidad de Kanazawa fueron publicados en la revista Scientific Reports.
Anteriormente no había métodos de medición de la toxicidad dentro de una célula sin destruirla.
Los científicos de un grupo internacional de trabajo, con la participación de la NUST MISIS, decidieron crear un método que lo hiciera posible con el uso de nanotubos, que suelen usarse en la microscopía de barrido y de iones.
Los especialistas modernizaron el nanotubo llenándolo de carbono y cubriendo su extremo de platino.
De ese modo, el nanotubo se convirtió en un nanoelectrodo con el que no solo se pueden palpar las células, sino también penetrarlas a través de un nanoagujero que cicatriza inmediatamente tras la retirada del nanoelectrodo.
Las múltiples pruebas pusieron de relieve que de esta manera se puede medir la concentración de tipos de oxígeno reactivo (EOR), el nivel de ??, al ácido adenosintrifosfórico (ATP), el contenido de glucosa y los iones de cobre.
La aplicación del método es aún más amplia y puede ayudar a determinar la concentración de toxinas relacionadas con el uso de cualquier medicamento en células vivas.
En particular, este método se probó para medir la toxicidad de las nanopartículas magnéticas aprobadas para su uso clínico, en específico, en la quimioterapia.
Las nanopartículas magnéticas se usan ampliamente para transportar medicamentos al lugar necesario y como agentes de contraste en las resonancias magnéticas nucleares (RMN), la hipertermia —cuando el tejido del tumor cancerígeno es expuesto a temperaturas lo suficientemente altas— y los radionúclidos con el uso del campo magnético.
Los científicos deben evaluar si un creciente uso de tales nanopartículas es capaz de causar daños al paciente. Por eso es importante desarrollar métodos que permitan analizar de manera eficaz las reacciones biológicas y hacer un pronóstico de su toxicidad.
Se sabe que las nanopartículas magnéticas producen en las células tipos de oxígeno reactivo (EOR) que incluyen iones de oxígeno, radicales libres y peróxidos que se forman tanto de manera natural como subproducto del metabolismo como bajo la influencia de la radiación de iones.
Un contenido elevado de EOR en una célula conlleva un estrés de oxidación, y esta oxidación causa daños a la célula.
Es decir, la concentración elevada de EOR dentro de las células es uno de los indicadores principales de la toxicidad de las células.
Los científicos de la NUST MISIS aprovecharon este efecto para evaluar la toxicidad de las nanopartículas magnéticas mediante el uso de tipos de oxígeno reactivo.
"Hemos desarrollado una sonda estable a partir de nanoelectones de carbón cubiertos con una capa catalíticamente activa de platino para medir el EOR dentro de las células”, explicó a Sputnik uno de los autores de la investigación, experto del laboratorio Nanomateriales biomédicos de la NUST MISIS, Alexandr Yeroféiev.
Añadió que “la sensibilidad del método desarrollado se distingue notablemente de las mediciones de EOR con el uso de métodos tradicionales que no permiten descubrir la respectiva diferencia de EOR".
Según los autores, los resultados de este método ponen de relieve una diferencia considerable en las concentraciones de EOR dentro de las células medidas en las células cancerosas, antes y después del uso de nanopartículas de óxido de hierro —de diez nanometros de tamaño—.
Es decir, se puede usar el nuevo método para llevar a cabo rápidamente un análisis para medir el efecto de la quimioterapia.
Los científicos destacan la importancia del uso de nanoelectrodos para el análisis. Según ellos, esto permitirá evaluar de manera rápida, sensible y económicamente eficaz la toxicidad de las nanopartículas en determinadas células.