Los investigadores convirtieron la calcita transparente en oro artificial

Gran avance en los metamateriales: Un nuevo material puede servir de plataforma para tratamientos innovadores contra el cáncer

15.06.2021 - Israel

Por primera vez en el mundo, investigadores de la Universidad de Tel Aviv desarrollaron una innovadora nanotecnología que transforma una nanopartícula transparente de calcita en una partícula brillante similar al oro. En otras palabras, convirtieron la partícula transparente en una partícula visible a pesar de sus reducidas dimensiones. Según los investigadores, el nuevo material puede servir de plataforma para tratamientos innovadores contra el cáncer.

En un nuevo artículo publicado en Advanced Materials, un equipo internacional de científicos, coordinado por el Dr. Roman Noskov y el Dr. Pavel Ginzburg, de la Facultad de Ingeniería Iby y Aladar Fleischman de la Universidad de Tel Aviv, el Prof. Dmitry Gorin, del Centro de Investigación y Desarrollo de la Universidad de Tel Aviv, y el Dr. Dmitry Göttinger, del Centro de Investigación y Desarrollo de la Universidad de Tel Aviv. Dmitry Gorin, del Centro de Fotónica y Materiales Cuánticos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo (Skoltech), y el Dr. Evgeny Shirshin, de la Universidad Estatal M.V. Lomonosov de Moscú, ha introducido el concepto de entrega biológica de resonancias ópticas a través de un metamaterial mesoscópico, un material con propiedades que no se encuentran en la naturaleza. Este enfoque abre perspectivas prometedoras de multifuncionalidad en sistemas biomédicos, permitiendo el uso de una única nanopartícula de diseño para la detección, la terapia fototérmica, la tomografía fotoacústica, la bioimagen y la administración de fármacos dirigidos.

"Este concepto es el resultado de un pensamiento interdisciplinar en la interfaz entre la física de los metamateriales y la química bioorgánica, con el objetivo de satisfacer las necesidades de la nanomedicina. Hemos podido crear un metamaterial submicrónico mesoscópico a partir de componentes biocompatibles que demuestra fuertes resonancias de Mie que cubren la ventana espectral del infrarrojo cercano en la que los tejidos biológicos son transparentes", afirma el Dr. Roman Noskov.

Las nanoestructuras capaces de localizar la luz a nanoescala y de realizar varias funciones son muy deseables en una gran cantidad de aplicaciones biomédicas. Sin embargo, la biocompatibilidad suele ser un problema, ya que la ingeniería de las propiedades ópticas suele exigir el uso de compuestos y productos químicos tóxicos. Los investigadores han resuelto este problema empleando nanoseeds de oro y esferulitas porosas de vaterita (carbonato cálcico), que actualmente se consideran vehículos prometedores para la administración de fármacos. Este método consiste en la infusión controlable de nanoseeds de oro en un andamio de vaterita que da lugar a un metamaterial mesoscópico -vaterita dorada- cuyas propiedades de resonancia pueden ajustarse ampliamente cambiando la cantidad de oro dentro de la vaterita. Además, la gran capacidad de carga de las esferulitas de vaterita permite cargar simultáneamente fármacos y etiquetas fluorescentes. Para ejemplificar el rendimiento de su sistema, los investigadores demostraron el calentamiento eficaz por láser de la vaterita dorada a longitudes de onda rojas y cercanas al infrarrojo, muy deseables en la terapia fototérmica, y la tomografía fotoacústica.

El profesor Pavel Ginzburg resume: "Esta novedosa plataforma permite acomodar múltiples funcionalidades, como simples complementos que pueden introducirse casi a demanda. Además de la imagen óptica y la termoterapia, es posible introducir en una partícula en miniatura a escala nanométrica la visibilidad de la resonancia magnética, los materiales biomédicos funcionales y muchas otras modalidades. Creo que nuestros esfuerzos de colaboración conducirán a demostraciones in vivo, que allanarán el camino a una nueva tecnología biomédica".

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