Nanobiorreactores para el tratamiento de la leucemia linfoblástica aguda

La leucemia linfoblástica aguda (LLA) es un tipo de cáncer caracterizado por la proliferación incontrolada de los linfocitos inmaduros –células del sistema inmunitario– y una disminución en la formación de células hematopoyéticas de la médula ósea, que son precursoras de las células sanguíneas. La LLA es el cáncer más común en niños de entre 2 y 5 años, y es la primera causa de muerte por enfermedad infantil. Uno de los fármacos más comunes para su tratamiento es la enzima asparaginasa (ASNasa), cuyo mecanismo de acción es a través de la inhibición del ciclo celular, la inanición y la muerte celular programada (apoptosis). Actualmente existen formulaciones comerciales de ASNasa, sin embargo, se ha reportado que en el 50% de los pacientes ocasionan efectos secundarios como alergias, choques anafilácticos y salpullido,  entre otros.

 

Con el propósito de mejorar el efecto anticancerígeno de la ASNasa y reducir al mismo tiempo sus efectos colaterales, investigadores del Centro de Nanociencias y Nanotecnología de la UNAM utilizaron cápsides del bacteriófago P22 para encapsular la ASNAsa, y generaron nano-biorreactores (ASNasa-P22) con una actividad  citotóxica comparable a las formulaciones comerciales. Encontraron que el nanobiorreactor ASNasa-P22 fue más estable durante 24 horas a temperatura fisiológica (37°C). Al evaluar el efecto tóxico in vitro de estos nanobiorreactores  se detectó una muerte de las células de leucemia MOLT-4 dependiente de la concentración de ASNasa-P22.

 

Este trabajo es uno de los primeros en los que la ASNasa se encapsula dentro de un bacteriófago como una alternativa prometedora para combatir la LLA.

 

Los resultados fueron publicados en Pharmaceutics, MPDI 

Cambios de color, composición química y morfología de agregados de nanopartículas de plata para detectar la calidad del aire en diversos ambientes

 

La contaminación ambiental es un problema grave en todo el mundo. Entre los contaminantes del aire están el óxido nitroso (NOx), causante de la formación de ozono y de la lluvia ácida,  y compuestos como los óxidos de azufre (SOx) y el sulfuro de hidrógeno (H₂S), responsables de diversas enfermedades respiratorias. 

 

Un grupo de investigadores de Japón presentó un arreglo de nanopartículas de plata (NPs de Ag) como monitor de contaminantes ambientales.

 

Las NPs de Ag recién sintetizadas y dispersas sobre un sustrato transparente de sílica (SiO₂) exhiben una intensa banda de extinción debido a resonancias localizadas de plasmones de supercie (LSPR, por sus siglas en inglés) en el rango visible del espectro óptico. Después de mantener las NPs de Ag en condiciones ambientales durante varias semanas, la intensidad de esta banda disminuyó. Dependiendo del ambiente en que se colocaron las NPs de Ag, se registró la razón de cambio de la intensidad y el corrimiento de la longitud de onda de las LSPR.

 

Además de un cambio visible en el color, se observaron cambios en la composición química y morfología de las NPs. Se detectó la incorporación de cloro (Cl) y azufre (S) y un engrosamiento de las NPs cuando se colocaron cerca de un ventilador. Por otra parte, en un desecador hecho de acero inoxidable, se observó un corrimiento del LSPR hacia un color azul más intenso debido a la incorporación de compuestos de cianuro (CN) y/o cianuro de hidrógeno (HCN), además de una mayor rugosidad.

 

Las NPs de Ag/SiO₂ constituyen un material promisorio para verificar la calidad del aire, monitoreando gases nocivos que se pueden acumular en el cuerpo humano.

 

Los resultados fueron publicados en Nanomaterials

Ingeniería neuromórfica: conmutación óptica de baja energía a temperatura ambiente en heterouniones de nanocristales de perovskita y nanotubos de carbono

 

Las tecnologías de memoria optoelectrónica y los interruptores ópticos podrían reemplazar los ya tradicionales interruptores resistivos estimulados eléctricamente. Los cambios de la conductancia debido a la excitación por fotones de larga duración en materiales de estado sólido, permiten el desarrollo de circuitos integrados de memoria óptica y así el procesamiento de la información inspirado en el funcionamiento de las redes neuronales del cerebro configurables dinámicamente (ingeniería neuromórfica).

 

En la actualidad, continúa siendo un desafío realizar la conmutación óptica con bajo consumo de energía, para la cual la sinapsis óptica requiere la conmutación con pulsos de baja energía (acercándose a la escala del cerebro de ~ 1 a 100 femtoJ por evento), operación a temperatura ambiente con voltajes de operación bajos y estrategias fáciles para la modulación analógica.

 

Investigadores de Estados Unidos fabricaron heterouniones entre nanocristales de perovskita de haluro metálico (NC) y nanotubos de carbono semiconductores de pared simple (SWCNT). Demostraron que las heteroestructuras NC/SWCNT despliegan una fotoconductividad persistente a temperatura ambiente, de larga duración (miles de segundos) que puede ser escrita y borrada. La conmutación óptica y las funciones neuromórficas básicas se pueden estimular a voltajes bajos con energías de femto a pico-joules por evento de picos. Además, encontraron que el comportamiento de la fotoconductividad en la interfaz NC/SWCNT surge de la migración de iones dentro de la matriz de nanocristales controlada por campo eléctrico.

 

Estos sistemas son candidatos potenciales para sinapsis fotónicas estimuladas y leídas en el dominio óptico. La capacidad demostrada de sintonización de la fotoconductividad persistente es prometedora para la computación neuromórfica y otras tecnologías que utilizan la memoria óptica.

 

Los resultados fueron publicados en Science Advances

Nanopartículas de óxidos denarios como catalizadores altamente estables para la combustión de metano

 

Las nanopartículas de óxidos que contienen varios elementos se estudian ampliamente para su  aplicación en catálisis. En la actualidad, las nanopartículas de óxidos suelen estar limitadas a unos cuantos cationes, debido a  que la mezcla de múltiples elementos conduce a la segregación y a la producción de sustancias multifásicas.

 

Un equipo internacional de científicos propuso una manera de sintetizar nanopartículas monofásicas de óxido de múltiples elementos con composición, tamaño y estructura controlados. Los autores realizaron la síntesis mediante calentamiento a temperaturas altas obtenidas por efecto Joule. Mezclaron soluciones de sales metálicas que se aplicaron a sustratos de fibras de carbono, las cuales se pegaron a electrodos y se conectaron a una fuente de corriente. Al pasar diferentes corrientes a través de los electrodos, se logró un calentamiento rápido (de 10 a 500 milisegundos) a temperaturas de hasta mil quinientos grados Celsius que promovió la descomposición de las sales y la formación de nanopartículas de los óxidos deseados, sin aglomeración. En el caso de metales más activos y fácilmente oxidables (como Ca, Mg y Mn), este tratamiento fue suficiente para formar nanopartículas de óxidos multimetálicos. Para metales menos activos (como Cu, Ni y Pd) se requirieron cambios en la presión parcial de oxígeno.

 

Esta metodología permitió la mezcla de átomos con potenciales de oxidación muy diferentes (incluido el paladio), ampliando significativamente la variación en la composición. Así, se obtuvieron nanopartículas que contienen simultáneamente hasta diez metales diferentes (óxidos denarios). Se demostró que, con el catalizador de nanopartículas de óxidos denarios, se logra la combustión catalítica de metano a 400 grados Celsius, y la eficiencia del catalizador permanece sin cambios durante cien horas.

 

El método propuesto permite crear materiales multielemento para obtener catalizadores altamente estables.

 

Los resultados fueron publicados recientemente en Nature Catalysis