06 de febrero de 2020 (Proyector Nanowerk) Los pequeños objetos magnéticos, que se han utilizado con éxito en aplicaciones tecnológicas como el almacenamiento de datos, también son prometedores en el campo biomédico. Los nuevos tipos de nanoestructuras magnéticas tienen propiedades interesantes que potencian las aplicaciones médicas novedosas en el diagnóstico y permiten la exploración de nuevas técnicas terapéuticas. En Revisión de física aplicada ("Nanoestructuras magnéticas para aplicaciones biomédicas emergentes"), los investigadores revisan el estado del arte en este campo. Un avance especialmente interesante involucra configuraciones de espín exóticas, como un estado de vórtice en nanodiscos, donde los momentos magnéticos se organizan en una geometría rizada.
Esquema del núcleo de vórtice. (© Applied Physics Reviews) Aislar y separar células particulares de una muestra de sangre o tejido es crucial para una variedad de aplicaciones médicas, como la terapia génica o en el diagnóstico y tratamiento del cáncer. Los procedimientos estándar implican filtración y centrifugación, pero las células de tamaños o densidades similares no se pueden separar de esta manera. Un enfoque para este problema ha sido recubrir perlas esféricas de óxido de hierro con anticuerpos que se unen específicamente a las células de interés. Luego, las células deseadas se separan mediante la aplicación de campos magnéticos. Sin embargo, esto puede requerir altas intensidades de campo magnético, por lo que se ha probado un segundo enfoque utilizando nanocables. Una tercera forma involucra nanodiscos, ya sea en un estado de vórtice o en una configuración antiferromagnética sintética (SAF), que consta de dos capas ferromagnéticas separadas por una capa no magnética. La superficie de las nanoestructuras se puede tratar con sondas fluorescentes, lo que permite a los investigadores observar el movimiento de las partículas en respuesta a un campo aplicado. Otra aplicación biomédica que puede beneficiarse de las nanoestructuras magnéticas es la resonancia magnética. Debido a que la técnica básica tiene baja sensibilidad, generalmente se necesitan agentes de contraste. Los agentes más utilizados son los complejos de gadolinio, pero han planteado problemas de toxicidad. Tanto los nanodiscos como los nanocables recubiertos con sustancias biocompatibles tienen propiedades que los harían buenos como agentes de contraste para resonancia magnética. Un área de aplicación innovadora de nanoestructuras magnéticas implica la aniquilación celular dirigida para el tratamiento del cáncer. Los nanodiscos creados en un estado de vórtice de espín o estructuras antiferromagnéticas sintéticas son muy prometedoras. Se observaron altas tasas de muerte de células tumorales, hasta el 90%, cuando se aplicaron campos magnéticos relativamente débiles a los ensayos in vitro. El mecanismo que conduce a la muerte celular es la fuerza mecánica que se produce cuando un campo magnético giratorio hace girar los nanodiscos y destruye las células tumorales desde el interior. Hasta la fecha, la mayoría de los estudios revisados se han realizado en el laboratorio, por lo que cuestiones como la retención o excreción por órganos internos o el transporte a través de los capilares siguen siendo un problema. Se requieren más estudios para abordar estos efectos del mundo real. Este trabajo se desarrolló dentro del alcance del proyecto europeo en curso MSCA-RISE-734801-MAGNAMADO: Nuevas nanoestructuras magnéticas para aplicaciones médicas, que involucra a 12 instituciones académicas europeas y americanas y 2 socios de la industria.
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Fuente: Proporcionado por el Instituto de Física para Materiales Avanzados, Nanotecnología y Fotónica (IFIMUP), Universidad de Oporto.
