Investigadores del grupo Nanomol del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), de la red CIBER-BBN y de la ICTS Nanbiosis U6, y miembros de la red TECNIO de transferencia de tecnología de ACCIÓ-Generalitat de Catalunya, junto con el New Jersey Institute of Technology (NJIT, USA) y la Universidad de Parma (UNIPR, Italia) han desarrollado un nuevo nanomaterial para bioimagen. Los resultados del estudio son fruto del proyecto TECNIOspring PLUS cofinanciado por ACCIÓ y la Comisión Europea.
Es cierto que es muy difícil entender qué pasa en nuestro organismo si somos incapaces de visualizarlo. Por ejemplo, en la actualidad sabemos que las células tumorales tienen la capacidad de crecer sin control gracias a diversas técnicas microscópicas que nos han permitido ampliarlas hasta tal punto, que hemos sido capaces de ver perfectamente cada célulula. El diseño de microscopios y la ingeniería óptica y electrónica que hay detrás ha avanzando muy rápidamente en los últimos años. De hecho, el premio Nobel de Química de 2014 se otorgó a los investigadores Eric Betzig, William E. Moerner y Stefan Hell, por el desarrollo de microscopía de fluorescencia de super-resolución. Estos avances han permitido ver incluso lo que hay en el interior de las células, llegando a la escala nanométrica con mucha resolución.
Ahora bien, ¿qué ocurre cuando no somos capaces de ver lo que buscamos? Es aquí donde entran en juego las sondas fluorescentes, moléculas que proporcionan una señal: emiten luz a cierta longitud de onda una vez son excitadas. Estas sondas deben cumplir una serie de requisitos, entre los que destacan: tener una luminosidad o brillo elevada, ser totalmente biocompatibles, y tener una alta fotoestabilidad y una alta dispersabilidad en medios fisiológicos.
El grupo Nanomol ha desarrollado unas nuevas sondas fluorescentes, en concreto nanopartículas orgánicas fluorescentes (FONs, por sus iniciales en inglés). Estas nuevas FONs se basan en Quatsomes (QSs), unas nanovesícules producidas por el mismo grupo a través de una tecnología sostenible (Delos-susp, Nanomol Technologies SL), las cuales están cargadas con fluoróforos o moléculas fluorescentes – en concreto dos tipos de carbocianinas. Las nanopartículas tienen un diámetro medio de 120 nm y han demostrado una buena biocompatibilidad y una elevada estabilidad, tanto en el tiempo como una vez expuestas a irradiación láser de alta potencia.
“Es especialmente relevante la luminosidad que se ha conseguido: estas nuevas nanovesículas fluorescentes son unas 100 veces más brillantes que otras nanopartículas fluorescentes comerciales, como por ejemplo los Quantum Dots, permitiendo así la adquisición de imágenes de alta calidad” explica Judit Morla-Folch, investigadora postdoctoral del grupo Nanomol en el ICMAB y primera autora del estudio, publicado en la revista ACS Appl. Mater. Interfaces. Además, estas nanopartículas tienen otra singularidad, y es que experimentan transferencia de energía de resonancia de Förster, habitualmente abreviado como FRET por sus siglas en inglés. Este fenómeno permite mejorar la adquisición de imágenes ya que se reduce significativamente la autoabsorción y, por tanto, el ruido de fondo durante la adquisición de la bioimagen. Además, el efecto FRET permite monitorizar la integridad de la nanopartícula, una gran ventaja para aplicaciones biomédicas donde es necesario saber cuando la nanovesícula se mantiene entera o se desintegra.
En conjunto, las nanopartículas orgánicas fluorescentes (FONs) desarrollados por el grupo Nanomol del ICMAB-CSIC en colaboración con el NJIT (USA) y la UNIPR (Italia) constituyen una prometedora plataforma para bioimagen y para el diseño de kits de diagnóstico médico.
Artículo de referencia: Dye-Loaded Quatsomes Exhibiting FRET as Nanoprobes for Bioimaging Judit Morla-Folch, Guillem Vargas-Nadal, Tinghan Zhao, Cristina Sissa, Antonio Ardizzone, Siarhei Kurhuzenkau, Mariana Köber, Mehrun Uddin, Anna Painelli, Jaume Veciana, Kevin D. Belfield, and Nora Ventosa ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 18, 20253–20262 DOI: 10.1021/acsami.0c03040