Un estudio en el que participan biólogos y físicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) demuestra que es posible destruir células tumorales humanas, en condiciones de cultivo de laboratorio, al utilizar un material con propiedades fotovoltaicas en volumen. El procedimiento, que utiliza el niobato de litio dopado con hierro (LiNbO3:Fe), ha dado lugar a solicitudes de patente para el desarrollo de un medicamento de fototerapia contra el cáncer.
El niobato de litio dopado con hierro (LiNbO3:Fe) genera importantes campos eléctricos y voltajes, hasta 100.000 voltios para cristales de un centímetro de longitud, cuando es iluminado con luz visible de intensidad baja o moderada. Esta propiedad se denomina Efecto Fotovoltaico en Volumen (EFV). Aunque el LiNbO3:Fe se lleva empleando en el campo de la fotónica durante muchos años, hasta ahora no había sido utilizado en el área de la biomedicina.
Los investigadores hicieron crecer células tumorales humanas sobre cristales de LiNbO3:Fe. Mientras estos cultivos celulares se mantuvieron en condiciones de oscuridad, las células proliferaron perfectamente sobre el material durante días. Sin embargo, cuando los cristales con células fueron expuestos a la luz visible se produjo una muerte celular en cuestión de minutos. Las células perdieron rápidamente la capacidad de mantener su volumen celular, por lo que se hincharon y reventaron en un corto plazo de tiempo.
Experimentos posteriores en los que las células tumorales fueron expuestas a micropartículas de LiNbO3:Fe arrojaron resultados prácticamente idénticos a los observados con los cristales, aunque hubo necesidad de aumentar el tiempo de exposición a la luz visible.
El estudio fue recientemente publicado en la revista Photochemical & Photobiological Sciences por Alfonso Blázquez Castro, Juan Carlos Stockert Cossu y Begoña López Arias, del Departamento de Biología de la UAM; y por Mercedes Carrascosa Rico, Ángel García Cabañes y Fernando Agulló López, del Departamento de Física de Materiales de la misma universidad.
Los resultados experimentales del estudio han dado lugar a dos solicitudes de patente, una de ellas a nivel internacional para el desarrollo de un medicamento de fototerapia contra el cáncer.
Actualmente las investigaciones se centran en establecer el mecanismo de inducción de muerte celular por el campo eléctrico del material, y en el efecto de nanopartículas de LiNbO3:Fe sobre las células tumorales. También están trabajando en la funcionalización de las micropartículas para empezar el estudio de la metodología en modelos más complejos, como esferoides celulares o tumores experimentales.
Estos primeros resultados permiten ser optimistas en cuanto a la posibilidad de establecer un nuevo tipo de terapia antitumoral basada en la administración de micro y nanopartículas de LiNbO3:Fe, seguida de la iluminación del tumor con luz visible. Este tipo de terapia ejercería su efecto antitumoral por acción de la fotoelectricidad sobre las células malignas y presentaría ventajas frente a otras terapias antitumorales ya establecidas como la electroterapia o la terapia fotodinámica.
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Referencia bibliográfica:
Blázquez-Castro A, Stockert JC, López-Arias B, Juarranz A, Agulló F, García-Cabañes A and Carrascosa M. “Tumour cell death induced by the bulk photovoltaic effect of LiNbO3:Fe under visible light irradiation”. In press (DOI: 10.1039/c0pp00336k) in Photochemical & Photobiological Sciences (2011).
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