Investigadores de IMDEA Nanociencia miden el calentamiento nanoscópico de nanopartículas basadas en oro y hallan grandes variaciones de temperatura en la vecindad de las partículas, en un pequeño volumen nanoscópico
En los tratamientos de hipertermia, la temperatura se eleva por encima de los niveles fisiológicos para inducir la muerte de las células cancerosas. La aplicación local de la hipertermia es clave para el éxito del tratamiento y para reducir el daño en los tejidos sanos circundantes. A nivel de la nanoescala, ciertas nanopartículas sometidas a un estímulo exterior pueden actuar como nanocalentadores, es decir, como agentes útiles en los tratamientos de hipertermia para desencadenar un daño celular y/o inducir la liberación de fármacos de forma selectiva y muy precisa.
La optimización de la capacidad calorífica de las nanopartículas es un parámetro importante para ajustar el inicio del efecto terapéutico, ya que, en algunos casos, los efectos térmicos pueden producirse a través de un calentamiento local sin un aumento macroscópico de la temperatura. Medir los detalles del calentamiento en el entorno de las nanopartículas es un reto, ya que se ha de medir en un volumen muy pequeño, en la nanoescala. Hasta ahora se han probado únicamente métodos indirectos de medida.
Excitación de nanomateriales basados en oro: las nanopartículas absorben la radiación NIR (“near infrared”) que da lugar a un calentamiento local. Los rayos X actúan como sonda de la temperatura local. Crédito de la imagen: Nano Letters (ACS).
En su publicación en Nano Letters, un equipo de investigadores dirigidos por la Dra. Ana Espinosa (IMDEA Nanociencia), y el Dr. Álvaro Muñoz-Noval (Universidad Complutense de Madrid) proponen la medición del calentamiento a nanoescala de nanopartículas basadas en oro en condiciones de hipertermia utilizando la espectroscopia de absorción de rayos X como método nanotermométrico in situ y directo. Los resultados han revelado gradientes nanotérmicos significativos, es decir, altas variaciones de temperatura dentro de un pequeño volumen y evidencian una temperatura local nanoscópica significativamente mayor que las mediciones de temperatura global. Este método propuesto por Espinosa y Muñoz-Sandoval es muy versátil y permite medir el calentamiento a escala nanométrica de todo tipo de partículas y sistemas sometidos a una exposición de hipertermia.
Este trabajo es un resultado del grupo de investigación de la Dra. Ana Espinosa en IMDEA Nanociencia y ha sido parcialmente financiado por el programa Atracción de Talento de la Comunidad de Madrid, la Asociación Española Contra el Cáncer (AECC), y el sello de Excelencia Severo Ochoa a IMDEA Nanociencia (2017-2021).
Referencia bibliográfica:
A. Espinosa et al. Photoactivated Nanoscale Temperature Gradient Detection UsingX‑ray Absorption Spectroscopy as a Direct NanothermometryMethod. Nano Lett. 21, 769 (2021).
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04477
