La lucha contra el cáncer ha sido históricamente un desafío para la medicina, ya que se ha buscado la manera de atacar las células tumorales sin causar daño a los tejidos sanos. Los tratamientos convencionales, como la quimioterapia y la radioterapia, a menudo carecen de la precisión necesaria y provocan efectos secundarios graves. Por ello, crece el interés por los nanomateriales avanzados que presentan propiedades catalíticas y terapéuticas mejoradas, como los nanocatalizadores, que pueden optimizar el tratamiento del cáncer mediante técnicas como la terapia dinámica química (CDT) y la terapia fototérmica (PTT).
Un equipo de investigación liderado por los profesores Wang Hui y Zhang Xin, del Instituto de Ciencias Físicas de Hefei de la Academia China de Ciencias, ha desarrollado un nuevo nanocatalizador recubierto de carbono (NFN@C) que muestra un gran potencial en la terapia oncológica. Este estudio ha sido publicado en la revista Advanced Functional Materials.
Innovaciones en el diseño de nanocatalizadores
Los investigadores introdujeron níquel en la estructura del nanocatalizador, lo que provoca un cambio en su estructura electrónica y mejora sus propiedades catalíticas. Esta modificación permite que el nanocatalizador convierta el peróxido de hidrógeno (H2O2) en radicales hidroxilos (·OH) en el entorno tumoral, lo que incrementa la efectividad de la CDT.
Utilizando tecnología de resonancia paramagnética electrónica, el equipo observó un aumento notable en la señal de ·OH, lo que indica que el níquel potencia la eficiencia de la reacción de Fenton. Además, el NFN@C sobresale en la conversión de luz infrarroja cercana (NIR-II) en calor, lo que genera un efecto sinérgico entre la PTT y la CDT, potenciando así su capacidad de combate contra el cáncer.
Los cálculos teóricos también revelaron que la adición de níquel reduce la energía de activación para la reacción de Fenton, mejorando su eficiencia y selectividad. Estos hallazgos podrían ser fundamentales para optimizar materiales similares para otras aplicaciones.
En los experimentos realizados, el NFN@C mostró potentes efectos anticancerígenos en pruebas de laboratorio y logró reducir tumores en modelos animales. Al ser expuesto a luz NIR-II, el nanocatalizador aumentó significativamente la muerte celular tumoral, lo que demuestra su poderoso efecto terapéutico. Esta actividad catalítica mejorada podría superar las limitaciones de los tratamientos tradicionales, ofreciendo un nuevo enfoque prometedor para la terapia del cáncer.
La investigación proporciona valiosas perspectivas sobre el diseño y la optimización de nanocatalizadores, en particular mediante la regulación innovadora de las estructuras electrónicas de los nanomateriales. Según el Dr. Zhao Jiaping, miembro del equipo, «esto tiene implicaciones prometedoras para otras terapias contra el cáncer y la medicina de precisión».
Más información:
Jiaping Zhao et al, Electron Density Modulation‐Enhanced Magnetic Nanocatalysis for Anti‐Tumor Therapy, Advanced Functional Materials (2025). DOI: 10.1002/adfm.202422270
