Les tècniques de microscòpia electrònica i de llum de sincrotró han tingut un paper crucial en aquest estudi, ja que van proporcionar valuosa informació sobre el mecanisme d'acció d'aquest nou sistema d'administració de fàrmacs mitjançant nanopartícules.

Tot i l'augment de noves quimioteràpies, el pronòstic general per als pacients amb glioblastoma multiforme (GBM) segueix sent extremadament dolent, ja que només el 5% dels pacients sobreviuen més de cinc anys. Aquest forma agressiva de càncer cerebral és molt resistent al tractament, cosa que ha motivat aquest grup de recerca a explorar noves vies terapèutiques. El riluzol, un fàrmac que ja ha estat aprovat per la FDA per tractar l'esclerosi lateral amiotròfica (ELA), s'està estudiant actualment com a tractament per a diversos càncers, inclòs el GBM. No obstant això, calen nous mètodes d'administració de fàrmacs per millorar l'eficàcia del riluzol i superar els obstacles de la teràpia dirigida, com minimitzar els efectes secundaris nocius a les cèl·lules sanes i mantenir l'eficàcia anticancerígena del fàrmac fins que arribi a les cèl·lules tumorals.

En aquest estudi, que va ser dirigit per Tanja Dučić, científica de la línia de llum MIRAS al Sincrotró ALBA, i publicat a ACS Omega, l'equip va dissenyar nanopartícules de carboni, o punts de carboni, fetes d'àcid 2-acrilamid-2-metilpropanosulfònic (AMPS). Aquest sistema d'alliberament orgànic (AMPS-CDs NPs) va mostrar biocompatibilitat amb cèl·lules de glioblastoma, el que els va portar a provar el seu potencial com a nanoportador de riluzol.

En aquest projecte van col·laborar diverses institucions i investigadors espanyols, entre ells Manuel Algarra de l'INAMAT2 (Institut de Materials Avançats i Matemàtiques), a la Universitat Pública de Navarra; Elena González-Muñoz, María Soledad Pino-González i Juan Soto de la Universitat de Màlaga; Pau Guerra de l'Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC); i Tanja Dučić de l'ALBA.

L'estudi demostra la complementarietat entre la llum de sincrotró i la microscòpia electrònica. Combinant la línia de llum MIRAS i l'EM01-Cryo-TEM de l'IBM-CSIC, que forma part del Centre Conjunt de Microscopia Electrònica a l'ALBA (JEMCA), ha resultat en la primera publicació utilitzant els dos instruments. Pablo Guerra, coordinador de l'EM01-Cryo-TEM, va fer l'adquisició de dades microscòpiques. "Amb el Cryo-TEM vam confirmar la forma i la mida de les nanopartícules, amb un diàmetre de 4,5 a 5 nm, que era impossible d'observar amb altres mètodes", afirma Tanja Dučić.

La caracterització exhaustiva de les nanopartícules mitjançant tècniques que incloïen l'espectroscòpia de fotoelectrons de raigs X (XPS) i l'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear (NMR), així com la microscòpia electrònica de criotransmissió, van permetre determinar-ne la composició superficial exacta. Les nanopartícules sintetitzades estan recobertes de sulfonats, carboxílics i grups amides substituïts. Aquests grups funcionals converteixen les AMPS-CD en nanotransportadors potencialment adequats per al riluzol.

Després de la caracterització, amb la espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier (FTIR), basada en radiació de sincrotró, es va avaluar l'impacte dels nanotransportadors de punts de carboni carregats amb riluzol en cèl·lules vives de glioblastoma. L'equip de recerca va poder observar canvis significatius en l'estructura proteica de les cèl·lules canceroses, el que indica la capacitat del nanotransportador per administrar riluzol amb eficàcia.

Els resultats demostren que les AMPS-CD són un prometedor sistema de nanotransport per administrar fàrmacs a proteïnes diana dins de cèl·lules de GBM, i ara es poden iniciar nous estudis per millorar la precisió i l'eficàcia d'aquest possible tractament. L'estudi actual es va beneficiar de la llum extremadament brillant i focalitzada d'ALBA, que va permetre detectar canvis subtils en la composició de les cèl·lules canceroses i l'estructura biomolecular, amb un nivell de precisió que resulta clau a l'hora de comprendre l'impacte dels nanotransportadors a la unió i alliberament del fàrmac.

Els resultats d'aquest estudi aplanen el camí cap a avenços nous en el tractament d'aquest càncer agressiu. Amb vista al futur, altres investigacions podrien aprofitar aquest treball per explorar el desenvolupament de noves teràpies dirigides per a altres tipus de càncer cerebral. A més, investigacions en cèl·lules no canceroses podrien proporcionar una comprensió més completa dels efectes generals de les nanopartícules.

Descripció general de la configuració experimental a partir de la síntesi de punts de carboni, la caracterització amb l'EM01-Cryo-TEM i el test FTIR amb cèl·lules vives. L'anàlisi t-SNE i PCA mostren la contribució de l'absorbància individual de les àrees corresponents de lípids i proteïnes.