Investigación reciente muestra que las nanopartículas pueden modificar su capacidad de entrar en células mediante modificación superficial

Un nuevo estudio que describe la forma en que nanopartículas inorgánicas recubiertas con un polisacárido natural (inulina) mejoran de forma significativa su capacidad para internalizarse en células vivas ha sido publicado el 13 de Septiembre del presente año en la revista Royal Society Open Science, una revista internacional de acceso abierto editada por la Royal Society de Inglaterra, la sociedad científica más antigua delmundo y una de las más importantes en el área de la ciencia y la tecnología.

En este estudio, cultivos celulares de hemocitos provenientes de mejillones de la costa de California (Mytillus galloprovincialis), en específico de la zona de Bodega Bay en el norte de California, fueron expuestos a distintas concentraciones de nanopartículas inorgánicas de óxido de zinc y de óxido de hierro recubierto con óxido de zinc. Dichas nanopartículas fueron preparadas y caracterizadas en los laboratorios de la UDLAP y posteriormente evaluadas para este estudio durante una estancia de investigación en las instalaciones del Bodega Marine Laboratory, un centro de investigación especializado de la Universidad de California en Davis.

Los investigadores evaluaron los efectos (toxicidad, biodisponibilidad) en mejillones de la costa de California expuestos a nanopartículas inorgánicas con y sin un recubrimiento polisacárido.

Las células de hemocitos de mejillones son un modelo biológico de interés para la salud humana debido a que son el tipo de células presentes en la hemolinfa de dicho organismo y tienen una estructura y función similar a los macrófagos en mamíferos, que son las principales células de nuestro sistema inmunitario. Además, los mejillones son un indicador ambiental muy útil y sensible a la contaminación ambiental, lo que los hace de gran valor para determinar el estado de salud de un ecosistema marino, como los de la costa de California. En palabras del Dr. Miguel Angel Méndez Rojas, investigador responsable del proyecto en la UDLAP: “La comprensión de las interacciones entre nanopartículas inorgánicas y sistemas biológicos es de gran importancia para poder entender mejor los riesgos ambientales o de salud a los que podemos exponernos, pero también para explotar la utilidad que muchos de estos sistemas pueden tener para resolver distintos problemas y retos de salud y alimentación. Nuestro trabajo ha permitido descubrir que ciertas moléculas naturales, como el polisacárido inulina, son capaces de mejorar la biodisponibilidad de especies químicas importantes por su valor nutricional, sin generar en contraparte un riesgo de salud al disminuir de forma notable su toxicidad. Este trabajo es pionero en el campo a nivel mundial y sin duda constituye un avance significativo en nuestra comprensión del mismo.”

Se comparó el efecto que una capa superficial de inulina (un polisacárido natural presente en distintas plantas como el agave o la jícama) generaba sobre la capacidad de las células para movilizar hacia su interior las nanopartículas presentes en el medio de cultivo. Se descubrió que la presencia del recubrimiento facilitó de manera impresionante la capacidad de los hemocitos para transportar al interior celular las nanopartículas, sin que esto generara afectaciones toxicológicas derivadas del incremento de concentración intracelular de zinc. Para la evaluación de toxicidad de los nanomateriales se midieron distintos parámetros tales como muerte celular, viabilidad celular, integridad de la membrana mitocondrial, generación de especies reactivas de oxígeno, abundancia de lisosomas y concentración de zinc intracelular, mostrando que los sistemas recubiertos mostraban menor toxicidad y mejor capacidad de internalización celular. Estos resultados son importantes pues sugieren que sistemas similares podrían ser explotados para fines nutricionales, por ejemplo, en el diseño de nuevos alimentos funcionales o enriquecidos, para combatir problemas de desarrollo físico y neurológico, sin afectar las características sensoriales del alimento.

Este estudio resultó de la colaboración entre investigadores y estudiantes del Departamento de Ciencias Químico-Biológicas de la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP), Dr. Miguel Angel Méndez Rojas (investigador responsable del proyecto en la UDLAP), Esmeralda Santillán Urquiza (estudiante del Doctorado en Ciencia de Alimentos de la UDLAP) y Fernando Arteaga Cardona (estudiante de la Licenciatura en Nanotecnología e Ingeniería Molecular de la UDLAP) en México y del Bodega Marine Laboratory (BML) de la Universidad de California en Davis (UC-Davis), Dr. Gary L. Cherr (investigador responsable en BML) y Dra. Cristina Torres Duarte, en Estados Unidos. Este trabajo fue financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) a través de un proyecto de investigación conjunto patrocinado por el University of California Institute for Mexico and the United States (UC MEXUS) (proyecto UC MEXUS/CONACYT CN-15-1472).

Para más información, consultar la liga al artículo (en inglés) completo: http://rsos.royalsocietypublishing.org/content/4/9/170480