viernes, 23 de abril de 2021

Nanobiorreactor multifuncional retroalimentado por óxido nítrico, para el tratamiento del cáncer



El tratamiento del cáncer con quimioterapia tiene la limitante de que algunas células tumorales pueden desarrollar resistencia múltiple a fármacos anticancerígenos. Esta resistencia se ha relacionado con la sobreexpresión en la membrana celular de proteínas transportadoras de fármacos, como la glicoproteína P (P-gp), que, a su vez, es inhibida por el gas óxido nítrico (NO).  

Investigadores de China sintetizaron un nanobiorreactor multifuncional  que consiste en  micelas cargadas con el fármaco anticancerígeno doxorrubucina (DOX), recubiertas con el amino ácido L-arginina (L-Arg) (precursor del gas NO) y con la enzima glucosa oxidasa (GOx) (catalizador), unidas mediante un enlace disulfuro. A este nanobiorreactor se le denominó micela-DOX-Arg-GOx. 

 

Dentro de la célula tumoral se liberan la DOX y la L-Arg por la acción de glutatión intracelular. La L-Arg induce la producción de NO, lo que inhibe a la proteína P-gp y favorece el efecto del fármaco DOX. Por otro lado, la enzima GOx cataliza la producción de peróxido de hidrógeno (H2O2) a partir de glucosa, lo que incrementa la producción de NO y permite que se inicie un nuevo ciclo de actividad citotóxica. 

 

La acción terapéutica de la micela-DOX-Arg-GOx está retroalimentada por la producción del NO. Al ser un gas, el NO es permeable para las células, lo que aumenta su actividad catalítica en comparación con otros nanobiorreactores cuyo sustrato no es tan permeable. En un modelo animal de cáncer, la administración intravenosa de la micela-DOX-Arg-GOx tuvo efectos terapéuticos al disminuir en 12 días el volumen del tumor sin afectar otros parámetros fisiológicos de los animales. 

 

La generación de nanobiorreactores multifuncionales sinérgicos que combinen la quimioterapia con moléculas biológicas altamente reactivas y se retroalimenten a partir de la producción de gases abre nuevas posibilidades para la nanomedicina.

 

Los resultados fueron publicados recientemente en Chinese Chemical Letters

viernes, 16 de abril de 2021

Anisotropía en el plano de las propiedades ópticas y mecánicas de MoO3 bidimensional


 

Actualmente, entre los materiales bidimensionales de interés destacan los que presentan propiedades anisotrópicas en el plano. Muchas de las propiedades anisotrópicas provienen del índice de refracción y de las constantes de elasticidad del material. Entre estos materiales están los calcogenuros de metales de transición y compuestos bimetálicos, como el fósforo negro, que consisten de elementos del grupo V. 

 

Un material de especial interés es el trióxido de molibdeno MoO3. Se trata de un semiconductor con banda prohibida ancha (2.7 eV) que le permite ser casi transparente al espectro visible al mismo tiempo que mantiene su conductividad eléctrica. Sin embargo, las propiedades anisotrópicas del MoO3 no se habían analizado exhaustivamente. 

 

En este trabajo, investigadores españoles presentan resultados experimentales y cálculos empleando la teoría del funcional de la densidad electrónica para determinar la dependencia direccional del índice de refracción (birrefringencia) y el módulo de Young de hojas de MoO3 obtenidas por exfoliación, que son determinantes en las anisotropías observadas por espectroscopía Raman, experimentos de interacción fonón-polaritón, microscopía electrónica de transmisión y barrido con aberración corregida y espectroscopía de rayos X dispersados.

 

El MoO3 tiene aplicaciones optoelectrónicas y en electrónica flexible y ha sido probado como sensor de gases, memoria resistiva y en electrocromismo. Finalmente, las diferencias entre los parámetros de la red en el plano (a-c) hacen del α- MoO3 una plataforma perfecta para estudiar la anisotropía en el plano de sus propiedades ópticas, mecánicas y eléctricas.

 

Los resultados se publicaron en npj 2D Materials and Applications

jueves, 8 de abril de 2021

Superparamagnetismo cuántico en nano-monodominios que interactúan entre sí


 

El superparamagnetismo (SP) es un efecto del tamaño nanométrico: ocurre cuando el tamaño de los monodominios ferromagnéticos es menor a cierto valor y para el cual la magnetización en el interior del dominio fluctúa aleatoriamente. El comportamiento SP se aplica al desarrollo de materiales termoeléctricos de alto desempeño, dispositivos magnetoeléctricos y, en el área biomédica, en la hipertermia magnética utilizada para el tratamiento del cáncer, entre muchos otros.

 

La magnetización total de un sistema SP disminuye por debajo de la temperatura de bloqueo TB. Si el tamaño de los monodominios es menor a cierto valor crítico ocurre el fenómeno del superparamagnetismo cuántico (QSP, del inglés quantum superparamagnetism). En el estado QSP, reportado previamente solo en nanopartículas ultra-pequeñas aisladas entre sí, la magnetización total vuelve a incrementar su valor por debajo de cierta temperatura crítica TCr.

 

Investigadores del CNyN-UNAM reportaron la presencia de QSP en partículas nanoestructuradas de BiFeO3dopado con Er (Bi1-xErxFeO3 con 0.0 < x < 0.12). El análisis de la variación de la magnetización con la temperatura para x = 0.04 y 0.08, empleando los regímenes de enfriamiento sin campo magnético y con campo magnético aplicado, revela un comportamiento SP a temperatura ambiente, mientras que a temperaturas criogénicas ocurre una transición de fase magnética a TCr del estado SP-bloqueado a un estado QSP desbloqueado. 

 

Demostraron que el desbloqueo ocurre mediante el tunelamiento cuántico de la magnetización, regulado por la interacción entre los momentos magnéticos de ambos lados de las fronteras de los nano-monodominios cuyas superficies tienen estructura tipo vidrio de espín.

 

Este nuevo fenómeno QSP, observado en monodominios que interactúan entre sí, abre el camino para el desarrollo de nuevos dispositivos para la computación cuántica.

 

Los resultados se publicaron recientemente en Journal of Physical Chemestry C