Nanopartículas magnéticas como ayuda para trasplantes

Todos los días, mueren personas a la espera de un trasplante de órgano. El tiempo es escaso, no solo para quienes esperan órganos, sino también para los propios órganos, que pueden sufrir un rápido deterioro durante el traslado. Con el fin de ampliar la viabilidad de los tejidos humanos, unos investigadores han ideado un método alternativo al convencional para lograr una congelación y una descongelación óptimas de los órganos a trasplantar, en vez del enfriamiento y el posterior recalentamiento que se realizan en los métodos tradicionales. El nuevo método es capaz de hacer que los órganos a trasplantar se conserven durante mucho más tiempo hasta el trasplante, en comparación con el tiempo de conservación conseguido con los métodos convencionales. El nuevo método se basa en nanopartículas magnéticas.

En agosto de 2024, más de 114.000 personas figuraban en la lista nacional de espera para trasplantes de Estados Unidos, según la Red de Obtención y Trasplante de Órganos (Organ Procurement and Transplantation Network), y alrededor de 6.000 fallecen cada año antes de recibir un trasplante de órgano. En otras naciones, las cifras son igualmente alarmantes. Una de las causas de la escasez de de órganos es que no pocos quedan inservibles cuando, almacenados en frío durante el traslado, este registra retrasos y los órganos se recalientan antes de tiempo. Se han desarrollado métodos para congelar con rapidez los órganos y lograr su almacenamiento durante más tiempo, sin riesgo de daños por la formación de cristales de hielo, pero el problema viene luego, ya que los cristales de hielo también pueden formarse durante el recalentamiento.

Para solucionar este problema, un equipo integrado, entre otros, por Yadong Yin y Sangmo Liu, de la Universidad de California en Riverside, así como John C. Bischof, de la  Universidad de Minnesota en Minneapolis, ambas entidades en Estados Unidos, perfeccionó una técnica conocida como “nanocalentamiento”, que emplea nanopartículas magnéticas y campos magnéticos para recalentar de forma rápida, uniforme y segura tejidos enfriados.

Hace poco, Yin y sus colaboradores desarrollaron nanopartículas magnéticas (de hecho, imanes de barra diminutos) que, al exponerse a campos magnéticos alternantes, generan calor. Ese calor descongeló con rapidez tejidos animales almacenados a 150 grados centígrados bajo cero en una solución de nanopartículas y un agente crioprotector. No obstante, los investigadores temían que una distribución desigual de las nanopartículas en el interior de los tejidos pudiera provocar un sobrecalentamiento en el lugar donde se congregaban las partículas, lo que podría provocar daños tisulares y toxicidad proveniente del crioprotector a temperaturas elevadas.

Recreación artística de nanopartículas en forma de barra. (Imagen: Amazings / NCYT)

Para reducir ese riesgo del sobrecalentamiento durante la descongelación, los investigadores continuaron su investigación trabajando en un proceso en dos etapas que controla con mayor precisión los índices de nanocalentamiento. Y ya han probado el proceso a través de una serie de experimentos.

Las células cultivadas o los tejidos animales se sumergieron en una solución que contenía nanopartículas magnéticas y una sustancia crioprotectora, y se congelaron con nitrógeno líquido.

En la primera etapa de descongelación, y antes también, un campo magnético alternante inició el recalentamiento rápido de los tejidos animales.

A medida que las muestras se acercaban a la temperatura de fusión del agente crioprotector, los investigadores aplicaron un campo magnético estático horizontal.

El segundo campo realineó las nanopartículas y frenó con eficacia la producción de calor.

El calentamiento se desaceleró más rápido en las zonas con más nanopartículas, lo que mitigó el riesgo de que en algunos puntos la temperatura subiera demasiado.

Al aplicar el método a fibroblastos cultivados de piel humana y a arterias carótidas de cerdo, los investigadores observaron que la viabilidad celular se mantuvo alta después del recalentamiento durante unos minutos, lo que indica que la descongelación fue rápida y segura.

Según los investigadores, la capacidad de controlar con precisión el recalentamiento tisular nos acerca un paso más a la criopreservación de órganos a largo plazo y a la esperanza de más trasplantes que salven vidas para los pacientes.

Yin y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo método en la revista académica Nano Letters, bajo el título “Magnetic-Nanorod-Mediated Nanowarming with Uniform and Rate-Regulated Heating”. (Fuente: American Chemical Society)