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Recientemente fue descubierto por un grupo de científicos españoles que, entre sus muchas aplicaciones en el campo de la medicina, las nanopartículas de óxido también pueden disminuir la replicación del SARS-COV-2.
Descubren que las nanopartículas de óxido de hierro proporcionan actividad antiviral contra el covid-19
Debido a la ejecución de los estudios llevados a cabo desde el comienzo de la pandemia en 2020, un equipo de científicos perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), halló actividad antiviral contra el virus SARS-COV-2 en las nanopartículas de óxido y oxihidróxido de hierro.
Este hallazgo señala que las nanopartículas de óxido pueden ser usadas en el tratamiento y la prevención de infecciones víricas provocadas por el covid-19. En especial aquellas especies vinculadas con el denominado síndrome respiratorio agudo grave, como el SARS-COV y el SARS-COV-2, y el síndrome respiratorio de Oriente Medio, el MERSCoV.
Por lo tanto, dichas nanopartículas recubiertas son capaces de ofrecer protección ante el covid-19 y suponen un nuevo tratamiento para la infección por coronavirus. Aunque sus aplicaciones médicas van más allá.
Los estudios, llevados a cabo en cultivos celulares y que fueron publicados el pasado mes de agosto en “Journal of Nanobiotechnology”, señalan que el estrés oxidativo y la interferencia con el metabolismo intracelular del hierro que generan podría representar el motivo de su efecto antiviral. Lo que invita a analizar y a pensar que la replicación del virus SARS-COV y del SARS-COV-2, podría depender de los niveles intracelulares de hierro.
También las nanopartículas de óxido de hierro han demostrado eficacia contra el virus de la gripe
Investigaciones anteriores ya habían identificado que las nanopartículas de óxido de hierro tienen un efecto antiviral que combate el virus de la gripe. Por tal razón los investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) y también en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, ICMM-CSIC. Comenzaron una colaboración para investigar si las nanopartículas de óxido y oxihidróxido de hierro además podrían presentar actividad antiviral contra el SARS-COV-2.
La investigadora del ICMM-CSIC, María del Puerto Morales, explicó que, gracias a la posibilidad de controlar su distribución en el cuerpo, su biocompatibilidad, su fácil detección a través de diferentes técnicas de imagen médica y el bajo coste de su producción, los óxidos de hierro magnéticos en forma de nanopartículas estables en agua, significan una opción bastante interesante en el tratamiento y diagnóstico de diversas enfermedades.
La experta dijo que los procesos de síntesis que fueron desarrollados en su equipo permiten la obtención de nanopartículas uniformes en formas y tamaño, pureza química y agregación controlada.
Por su parte, el investigador del CNB-CSIS, Domingo F. Barber; detalló que ya se había notado que las nanopartículas de óxido se acumulan dentro del interior de las células en vesículas denominadas lisosomas. Y explicó que, es allí donde con el tiempo las nanopartículas se degradan, induciendo estrés oxidativo y alterando el metabolismo intracelular del hierro.
Ensayo en células infectadas con el virus SARS-COV-2
Barber indicó que, debido a que el estrés oxidativo impacta a la estabilidad de la membrana lipídica del virus de la gripe y minimiza su capacidad de infección, se cree que podría pasar lo mismo con el SARS-COV-2 y se decidió tratar células infectadas con SARS-COV-2 con distintas clases de nanopartículas. Una parte de ellas producidas por el equipo de ICMM-CSIS y otras comerciales. Como el caso de un antianémico y un agente de contraste de resonancia magnética.
También el equipo descubrió que recubriendo dichas nanopartículas con un compuesto orgánico apropiado pudieron ver que surgieron nuevas ventajas. Ya que el recubrimiento otorgó biocompatibilidad a la nanopartícula, la cual pudo ser utilizada en una concentración terapéutica efectiva en células vivas sin provocar citotoxicidad.
Además, se logró estabilizar el núcleo de hierro, lo que detuvo la liberación de hierro. Logrando proteger a las partículas de agregarse y sosteniéndolas en una suspensión coloidal que podrá ser inyectada de forma intravenosa.
El científico explicó que, para su empleo en aplicaciones biomédicas, las nanopartículas de óxido de hierro se deben recubrir con distintos tipos de moléculas o polímeros para que sean más biocompatibles, estables y evitar que formen agregados que pudieran producir trombos.
Y que, de acuerdo con la clase de recubrimiento usado, en el momento en que las nanopartículas entran en contacto con el ambiente biológico se producen distintas interacciones con las proteínas del entorno. Afectando la vía de captación celular, su tamaño final. Al igual que el tránsito que siguen hasta su degradación en la máquina celular que lleva a cabo este proceso, los endolisosomas.
También se logra la disminución de la replicación viral
La también investigadora del CNB-CSIS Marta López de Diego, recalcó el valor de sus resultados y comentó que el tratamiento de cultivos celulares con nanopartículas de óxido y oxihidróxido de hierro minimiza la replicación viral, en el momento en que las células son tratadas con nanopartículas frente a la infección para prevenirla. Así como cuando son tratadas las células infectadas para la eliminación del virus. Señalando que dichas nanopartículas podrían ser utilizadas como tratamientos terapéuticos y profilácticos, explicó la investigadora.
Los mecanismos del efecto antiviral podrían radicar en la inducción por parte de las nanopartículas de óxidos de hierro de estrés oxidativo. Además de la inferencia con el metabolismo intracelular del hierro.
Y al usar un medicamento antianémico y un agente de contraste, además se puede observar una reducción de la infección. Por lo que pudiera ser interesante reevaluar dichos compuestos como posibles agentes antivirales contra el virus SARS-COV-2. Al igual que otras infecciones virales que pudieran surgir, al tiempo que se continúan desarrollando antivirales específicos.
Las nanopartículas metálicas magnéticas y su papel en la biomedicina
Ya anteriormente las nanopartículas metálicas magnéticas se han utilizado en terapia y diagnóstico con resultados bastante prometedores. Liberar medicamentos de manera dirigida para el tratamiento de tumores es uno de los muchos usos que estas partículas han acercado a la medicina.
Durante este mes de febrero, el CSIC logró identificar en una nueva investigación el recubrimiento de las nanopartículas como el factor principal que determina la forma en que se mueven y se degradan dentro de la célula. Lo que es imprescindible para alcanzar su aplicación química.
La utilización de nanopartículas de óxido de hierro se encuentra muy extendida en varios ámbitos de la biomedicina. Debido a que estas podían facilitar la liberación dirigida de medicamentos y biomeléculas. Y son capaces de producir un contraste muy usado en diagnóstico en imágenes de resonancia magnética. Además de su capacidad para producir calor que se usa en el tratamiento de cáncer por hipertermia intracelular.
La investigadora del estudio Yadileiny Portilla, aseguró que estos descubrimientos son de vital importancia en el momento de diseñar las nanopartículas. Debido a que se puede, en función de su futura aplicación, potenciar el efecto esperado dependiendo de la diana terapéutica.
Durante el 2021, los científicos del CSIC publicaron una investigación en la que lograron detectar, con nanopartículas, la presencia de microcalcificaciones en las arterias de un pequeño grupo de ratones.
A pesar de que alrededor del 80 % de las enfermedades cardiovasculares están vinculadas con la aterosclerosis, la patología suele detectarse en el momento en que ya se ha visto dañado algún órgano. El diagnóstico a tiempo y no invasivo es, por tanto, determinante para reducir la incidencia de las patologías cardiovasculares.
En el combate del cáncer y enfermedades cardiovasculares
Al respecto, Fernando Herranz, quien es investigador del CSIC en el Instituto de Química Médica (IQM-CSIC). Afirmó que poder en el futuro aplicar esta tecnología en personas supondría un cambio muy significativo. En relación a las nanopartículas en sí mismas, su uso en el diagnóstico por imagen, desde enfermedades cardiovasculares o infecciosas hasta el cáncer, serían numerosas.
En la última década se han incrementado los ejemplos de la utilización de nanopartículas en terapias antitumorales. Dichos resultados obtenidos en investigaciones tanto “in vitro” como en modelos animales parecía ocurrir por una rápida traslación de estas tecnologías a la práctica clínica.
No obstante, para que esto llegue a ser realidad, es preciso que se profundice en el conocimiento de los mecanismos celulares y moleculares que las nanopartículas pueden inducir. Y los procesos responsables de regular su eliminación a nivel orgánico y celular.
Estos dos aspectos son determinantes. Ya que impactan, por una parte, a la eficacia terapéutica de estas pequeñas partículas y, por otra, a su compatibilidad con el organismo.