Prototipo a escala de laboratorio para el tratamiento de tumores cutáneos

Investigadores de la Universitat Politècnica de València, la Universidad Politécnica de Madrid y el Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) han desarrollado, a escala de laboratorio, un dispositivo de bajo coste para tratamientos basados en la aplicación de hipertermia óptica mediante láser. Esta técnica se utiliza, por ejemplo, en terapias contra cáncer cutáneo y su objetivo es conseguir la muerte de las células tumorales por sobrecalentamiento.

Según explican los investigadores, el sobrecalentamiento se consigue mediante la irradiación de nanopartículas metálicas sintetizadas. ¿Al recibir la radiación, las partículas calientan el tejido tumoral alcanzando una temperatura entre 42 y 48ºC; manteniendo esa temperatura se produce una hipoxia que deriva en muerte celular¿, explica Roberto Montes, investigador del Instituto de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) en la UPV.

El prototipo desarrollado por los investigadores se compone de un láser infrarrojo con una potencia de hasta 500 mW capaz de proporcionar una densidad de potencia de hasta 4W/cm2, un sensor que permite registrar la temperatura en tiempo real durante la irradiación y un regulador de potencia del láser, entre otros componentes.

¿Por sí mismo este tipo de láser no produce daño alguno cuando se aplica sobre el tejido; sin embargo, si es aplicado sobre tejidos previamente impregnados con nanopartículas de oro (Au-NPs) especialmente diseñadas -fruto del trabajo de los investigadores Andy Hernández y Cristina Latorre- se consigue un calentamiento localizado. Esto presenta una gran ventaja frente a otras técnicas, que no son capaces de discriminar entre tejidos sanos y enfermos¿, apunta Roberto Montes.

El trabajo muestra las claves para la elaboración de un equipo para la técnica de hipertermia óptica de bajo coste. La principal novedad respecto a otros equipos comerciales es que integra todos los elementos necesarios para la fase experimental, controlando el mayor número de variables posibles. ¿En el diseño se han cuidado los pequeños detalles, como por ejemplo el control de temperatura del habitáculo, ya que resulta esencial para poder hacer un estudio al nivel que trabajamos¿ añade Javier Ibáñez profesor e investigador adscrito al IDM de la UPV.

Novedad

Según apuntan los investigadores, en el mercado existen distintos aplicadores láser, utilizados en dermatología e incluso en cirugía. A determinadas potencias y longitudes de onda, la energía del láser se transforma en calor y produce la ablación (quemadura). ¿El sistema diseñado no pretende ¿quemar¿ las células, con la inflamación adyacente que esto provoca, sino introducirles nanocalefactores que, al ser excitados por el láser, eleven su temperatura hasta los 42-48º, produciendo hipoxia y llevándolas a una muerte, digamos ¿natural¿, explica Javier Ibáñez.

Este equipo ya se está utilizando con éxito en cultivos celulares in vitro y también se está trabajando en terapias en las cuales se combina la hipertermia con la liberación controlada de fármacos. ¿Aunque el equipo ha sido diseñado para trabajar exclusivamente en un ambiente de laboratorio, una vez desarrollada la técnica podría ser trasladada, fácilmente, a un ambiente hospitalario implementando pequeños cambios. Eso sí, estamos todavía en una fase inicial. Para su uso clínico, hay muchos pasos que dar: ensayos sobre tejidos animales, posteriormente sobre animales vivos para finalmente validar su aplicación en pacientes¿, añade Javier Ibáñez.

El trabajo de los investigadores de la UPV, la UPM y el CIBER-BBN ha sido publicado en la revista Sensors and Actuators A Physical. Y está financiado por el programa de proyectos de I+D+i del programa estatal de investigación.

Referencia:

Roberto Montes-Robles, Andy Hernández, Javier Ibáñez, Rafael Masot-Peris, Cristina de la Torre, Ramón Martínez-Máñez, Eduardo García-Breijo, Rubén Fraile. Design of a low-cost equipment for optical hyperthermia. Sensors and Actuators A: Physical. https://dx.doi.org/10.1016/j.sna.2016.12.018