Las técnicas de microscopía electrónica y de luz de sincrotrón han desempeñado un papel crucial en este estudio, ya que proporcionaron información valiosa sobre el mecanismo de acción de este novedoso sistema de administración de fármacos mediante nanopartículas.

A pesar del aumento de nuevas quimioterapias, el pronóstico general para los pacientes con glioblastoma multiforme (GBM) sigue siendo extremadamente malo, ya que solo el 5% de los pacientes sobreviven más de cinco años. Este forma agresiva de cáncer cerebral es muy resistente al tratamiento, lo que ha motivado a este grupo de investigación a explorar nuevas vías terapéuticas. El riluzol, un fármaco que ya ha sido aprobado por la FDA para tratar la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), se está estudiando actualmente como tratamiento para varios cánceres, incluido el GBM. Sin embargo, se necesitan nuevos métodos de administración de fármacos para mejorar la eficacia del riluzol y superar los obstáculos de la terapia dirigida, como minimizar los efectos secundarios nocivos en las células sanas y mantener la eficacia anticancerígena del fármaco hasta que llegue a las células tumorales.

En este estudio, que fue dirigido por Tanja Dučić, científica de la línea de luz MIRAS en el Sincrotrón ALBA, y publicado en ACS Omega, el equipo diseñó nanopartículas de carbono, o puntos de carbono, hechas de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico (AMPS). Este sistema de liberación orgánica (AMPS-CDs NPs) mostró biocompatibilidad con células de glioblastoma, lo que les llevó a probar su potencial como nanoportador de riluzol..

En este proyecto colaboraron varias instituciones e investigadores españoles, entre ellos Manuel Algarra de INAMAT2 (Instituto de Materiales Avanzados y Matemáticas), en la Universidad Pública de Navarra; Elena González-Muñoz, María Soledad Pino-González y Juan Soto de la Universidad de Málaga; Pablo Guerra del Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC); y Tanja Dučić de ALBA.

El estudio demuestra la complementariedad entre la luz de sincrotrón y la microscopía electrónica. Combinando la línea de luz MIRAS y el EM01-Cryo-TEM del IBMB-CSIC, que forma parte del Centro Conjunto de Microscopía Electrónica en ALBA (JEMCA), ha resultado en la primera publicación utilizando ambos instrumentos. Pablo Guerra, coordinador del EM01-Cryo-TEM, realizó la adquisición de datos microscópicos. "Con el Cryo-TEM confirmamos la forma y el tamaño de las nanopartículas, con un diámetro de 4,5 a 5 nm, que era imposible de observar con otros métodos", afirma Tanja Dučić.

La caracterización exhaustiva de las nanopartículas mediante técnicas que incluían la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (NMR), así como la microscopía electrónica de criotransmisión, permitieron determinar su composición superficial exacta. Las nanopartículas sintetizadas están recubiertas de sulfonados, carboxílicos y grupos amidas sustituidos. Estos grupos funcionales convierten a las AMPS-CD en nanotransportadores potencialmente adecuados para el riluzol.

Tras la caracterización, con la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), basada en radiación de sincrotrón, se evaluó el impacto de los nanotransportadores de puntos de carbono cargados con riluzol en células vivas de glioblastoma. El equipo de investigación pudo observar cambios significativos en la estructura proteica de las células cancerosas, lo que indica la capacidad del nanotransportador para administrar riluzol con eficacia.

Los resultados demuestran que las AMPS-CD son un prometedor sistema de nanotransporte para administrar fármacos a proteínas diana dentro de células de GBM, y ahora se pueden iniciar nuevos estudios para mejorar la precisión y eficacia de este posible tratamiento. El estudio actual se beneficiaró de la luz extremadamente brillante y focalizada de ALBA, que permitió detectar cambios sutiles en la composición de las células cancerosas y la estructura biomolecular, con un nivel de precisión que resulta clave a la hora de comprender el impacto de los nanotransportadores en la unión y liberación del fármaco.

Los resultados de este estudio allanan el camino hacia nuevos avances en el tratamiento de este agresivo cáncer. De cara al futuro, otras investigaciones podrían aprovechar este trabajo para explorar el desarrollo de nuevas terapias dirigidas para otros tipos de cáncer cerebral. Además, investigaciones en células no cancerosas podrían proporcionar una comprensión más completa de los efectos generales de las nanopartículas.

Descripción general de la configuración experimental a partir de la síntesis de puntos de carbono, la caracterización con el EM01-Cryo-TEM y el test FTIR con células vivas. El análisis t-SNE y PCA muestran la contribución de la absorbancia individual de las áreas correspondientes de lípidos y proteínas.