Cucs transparents permeten avaluar el camí que segueixen les nanopartícules ingerides

Un estudi recent del Grup de Nanopartícules i Nanocompostos de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) i publicat a Acta Biomaterialia, ha utilitzat els petits cucs transparents C. elegans com a model biològic per analitzar com les nanopartícules interactuen amb l’organisme.

Nanopartícules

Les nanopartícules són partícules molt petites, d’entre 1 i 100 nm aproximadament. Un àtom d’heli fa 0,1 nm, una molècula d’aigua 0,3 nm, el virus del Dengue fa uns 50 nm i el del xarrampió 150 nm (que, insistim, existeix). Les longituds d’ona de la llum visible també es troben en el rang nanomètric, entre 400 i 700 nm.

Últimament en sentim a parlar molt, de les nanopartícules. I és que tenen aplicacions en molts camps diferents. Per exemple, les nanopartícules d’or s’utilitzen en electrònica, com a materials conductors que connecten elements de xips electrònics; en teràpies contra el càncer, per eradicar tumors mitjançant calor focalitzada; en administració de fàrmacs, tot funcionalitzant-ne la superfície; en sensors colorimètrics que detecten la caducitat de certs aliments; o com a catalitzadors que acceleren reaccions químiques.

Quin efecte poden tenir les nanopartícules sobre nosaltres mateixos?

És molt difícil avaluar-ho en humans directament… En animals mamífers hi ha un munt de restriccions (de fet, al 2013 es van prohibir els assaigs de cosmètics en animals a la Unió Europea), i avaluar-ho en cèl·lules no és ben bé el mateix, ja que és complicat estudiar les interaccions específiques entre les nanopartícules i els diferents òrgans.

Un model biològic intermig entre les cèl·lules i els animals mamífers són els anomenats Caenorhabditis elegans (C. elegans pels amics): uns cucs de menys d’1 mm de llarg. Coneixeu la famosa Drosophila melanogaster, la mosca més estudiada des dels inicis de la biologia moderna en el camp de la genètica? Doncs el C. elegans sembla que li prendrà el protagonisme, perquè té molts avantatges!

Per què és interessant fer servir aquests cucs com a model biològic?

Aquests cucs comparteixen entre un 60 % i un 80 % del genoma amb humans, i tenen molts altres trets similars: una pell anàloga a la pell humana, un aparell digestiu amb un llarg intestí, un aparell reproductor, una boca i un anus, entre altres. Són molt barats, tenen un cicle de vida molt curt i són molt prolífics. Requereixen molt poc manteniment i, el millor de tot: són transparents.

La transparència permet avaluar-ne, mitjançant diferents tècniques de microscopia, on van les nanopartícules quan són ingerides: si travessen la paret intestinal, la cel·lular, o la dèrmica, i també si s’acumulen en algun punt específic o formen aglomeracions, per exemple.

L’estudi, liderat per Anna Laromaine i Anna Roig, del Grup de Nanopartícules i Nanocompostos de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), ha utilitzat C. elegans per avaluar la biodistribució de nanopartícules d’or de dues mides diferents (11 nm i 150 nm), tant a nivell d’organisme, com a nivell cel·lular.

Els cucs van ser exposats durant 24 hores en un medi amb les nanopartícules i els cucs les anaven ingerint automàticament. Passat aquest temps establert, es van analitzar.

Són més tòxiques les més grans o les més petites?

Els investigadors van avaluar l’efecte de les nanopartícules sobre la supervivència i la reproducció dels C. elegans, i van relacionar-lo amb la mida de les nanopartícules. Van veure que com més petites eren les nanopartícules, més tòxiques eren. Aquest fet és degut, principalment, a la major quantitat d’àtoms d’or reactius exposats al medi que tenen les nanopartícules més petites, ja que tenen una major àrea superficial i, per tant, tenen més àtoms d’or a la superfície les nanopartícules petites que les grans (per un mateix volum).

Les nanopartícules van creuar l’intestí o la pell?

Els investigadors van observar que les nanopartícules d’or no creuaven la barrera intestinal ni la dèrmica: en les imatges les nanopartícules d’or sempre es trobaven a l’interior de l’intestí. A més, no se’n van trobar a l’exterior de la pell, és a dir, que l’única via d’entrada era la boca.

I què va passar amb les nanopartícules després? Les van assimilar o les van excretar?

Una altra dada curiosa és que les nanopartícules d’or a dins tampoc es van degradar ni es van aglomerar irreversiblement: van conservar la seva mida i la seva integritat. Aquest fet era segurament degut a proteïnes i altres biomolècules que s’adherien a les nanopartícules, tot augmentant-ne l’estabilitat i evitant-ne la formació d’agregats irreversibles, i al pH de l’intestí, més acídic (3,5) només a la part final.

Els cucs van excretar totes les nanopartícules ingerides. No en va quedar cap al seu interior. A més, les excretades tenien la mateixa mida i les mateixes propietats que les d’entrada, és a dir, van passar per l’intestí del C. elegans sense alterar-se.

Què n’hem tret d’aquest estudi?

Els C. elegans poden ajudar a comprendre la interacció entre les nanopartícules i els sistemes biològics a diferents nivells: des de tot l’organisme, fins a nivell cel·lular i mol·lecular.

És un molt bon sistema alternatiu als models d’animals mamífers, sense tantes restriccions ni components ètics. La informació que se n’obté és molt rellevant per als productes cosmètics, alimentaris i farmacèutics, que tenen reglementacions tan estrictes i requereixen passar molts tests abans de posar-se al mercat.

Referència: Laura González-Moragas, Pascal Berto, Clara VilchesRomain Quidant, Androniki Kolovou, Rachel Santarella-Mellwig, Yannick Schwab, Stephen Stürzenbaum, Anna Roig, Anna Laromaine. In vivo testing of gold nanoparticles using the Caenorhabditis elegans model organism, Acta Biomaterialia. Available online 1 February 2017; doi: 10.1016/j.actbio.2017.01.080.

 

Anuncis

Els comentaris estan tancats.

Create a website or blog at WordPress.com

Up ↑

%d bloggers like this: