Investigadores del IISc muestran que las nanoláminas modificadas químicamente son efectivas para aplicaciones biomédicas


 Investigadores del IISc muestran que las nanoláminas modificadas químicamente son efectivas para aplicaciones biomédicas

Investigadores del Instituto Indio de Ciencias (IISc) han demostrado que las modificaciones superficiales de las nanoláminas bidimensionales de disulfuro de molibdeno (2D-MoS2) pueden hacerlas muy eficaces para aplicaciones como la administración de fármacos a células enfermas.


Por lo general, los nanomateriales deben modificarse o personalizarse según la aplicación para mejorar su eficiencia.

Por lo general, se modifican químicamente a través de un proceso llamado funcionalización, que consiste en unir ligandos (moléculas pequeñas o grandes) a la superficie del nanomaterial.

En un nuevo estudio, los investigadores del Departamento de Química Orgánica (OC) y el Centro de Investigación de Materiales (MRC), IISc, modificaron la superficie de las nanoláminas 2D-MoS2 con ligandos tiol (que contienen azufre).

Descubrieron que estos tioles se pueden intercambiar con tioles naturales en sistemas biológicos, lo que podría permitir que se liberen medicamentos adheridos a estas nanoláminas. También se descubrió que estas nanoláminas modificadas químicamente son seguras para usar dentro de las células vivas.


“Nuestro estudio muestra que el intercambio de tiol en nanoláminas 2D-MoS2 es efectivo y que el nanomaterial es estable en presencia de varias biomoléculas. Esta es una observación importante, ya que hará que este nanomaterial sea muy beneficioso para aplicaciones biomédicas como la administración de fármacos”, explicó Mrinmoy De, profesor asociado del Departamento de Química Orgánica y autor principal del estudio publicado en la revista científica ACS Nano.

El equipo utilizó por primera vez un tiol fluorescente llamado boro-dipirrometeno (BOD-SH) para modificar la superficie de las nanoláminas 2D-MoS2 con el fin de crear una versión funcionalizada (BOD-MoS2), según un comunicado del IISc.


Luego, probaron la posibilidad de intercambio de tiol a tiol en BOD-MoS2 usando glutatión (GSH), un tiol natural que se encuentra en abundancia en las células cancerosas.

Descubrieron que las moléculas de GSH intercambiaban lugares con BOD-SH en la superficie de la nanolámina, un proceso que confirmaron utilizando técnicas de fluorescencia.


Cuando los investigadores adhirieron un fármaco contra el cáncer llamado doxorrubicina (DOX) a la superficie de la nanolámina, descubrieron que el intercambio de tiol también podía ocurrir entre GSH y DOX, lo que permitía que el DOX se depositara en el sitio enfermo.

'Debido a que el intercambio ocurre solo en presencia de altas concentraciones de GSH que se encuentran en las células enfermas, los medicamentos como DOX pueden administrarse específicamente a las células cancerosas sin afectar a las células normales, lo que también puede reducir potencialmente los efectos secundarios', dijo el comunicado. Los esfuerzos anteriores se han centrado en el uso de nanopartículas de oro para este tipo de aplicaciones biomédicas, según los investigadores, pero estas nanopartículas son caras y tienen una eficiencia limitada debido a su falta de selectividad entre monotioles y disulfuros.

'Nuestros experimentos muestran que las nanoláminas 2D-MoS2 pueden ser un sustituto eficaz de las nanopartículas de oro, y serán muy beneficiosas en el campo de la nanomedicina', dijo Pradipta Behera, becaria de investigación postdoctoral en IISc y primera autora del estudio. .

Se descubrió que las nanoláminas de MoS2 eran estables en presencia de biofluidos, dijo IISc. También tienen un área de superficie más alta que las nanopartículas de oro, lo que significa que pueden ser más eficientes.


En el futuro, el equipo planea trabajar para mejorar la estabilidad del nanomaterial en presencia de varios líquidos que contienen tiol y explorar enfoques alternativos de modificación de la superficie para personalizar las nanoláminas para otras aplicaciones.

'Este trabajo en nanoláminas 2D-MoS2 puede desarrollarse en el futuro como una alternativa a las aplicaciones de suministro de ARN y ADN, lo que puede ser útil para detectar y tratar infecciones como la COVID-19', agregó Behera.