Las nanopartículas pueden cambiar las células
Las nanopartículas entran fácilmente en las células. Nuevos conocimientos sobre cómo se distribuyen y lo que hacen allí se muestran por primera vez en imágenes de microscopía 3D de alta resolución de BESSY II. Por ejemplo, ciertas nanopartículas se acumulan preferentemente en ciertos orgánulos de la célula. Esto puede aumentar los costos de energía en la célula. "La célula parece que acaba de correr un maratón, aparentemente, la célula requiere energía para absorber tales nanopartículas" dice el autor principal James McNally.
Arquitectura tridimensional de la célula con diferentes orgánulos: mitocondrias (verde), lisosomas (púrpura), cuerpos multivesiculares (rojo), retículo endoplasmático (crema).
© Burcu Kepsutlu/HZB
Hoy en día, las nanopartículas no sólo están en los productos cosméticos, sino en todas partes, en el aire, en el agua, en el suelo y en los alimentos. Debido a que son tan pequeñas, entran fácilmente en las células de nuestro cuerpo. Esto también es de interés para las aplicaciones médicas: Las nanopartículas recubiertas con ingredientes activos podrían introducirse específicamente en las células, por ejemplo para destruir las células cancerosas. Sin embargo, aún queda mucho por aprender sobre cómo se distribuyen las nanopartículas en las células, lo que hacen allí, y cómo estos efectos dependen de su tamaño y recubrimiento.
Nuevos conocimientos han surgido de un estudio en BESSY II, donde el equipo del Prof. Gerd Schneider puede tomar imágenes de microscopía de rayos X con rayos X suaves e intensivos. Los investigadores del grupo de microscopía de rayos X dirigido por el biofísico del HZB, el Dr. James McNally, investigaron células con nanopartículas de diferente recubrimiento. Las nanopartículas eran exactamente del mismo tamaño, pero estaban recubiertas con diferentes ingredientes activos.
Imagen 3D de la célula y sus orgánulos
"La microscopía de rayos X ofrece una resolución significativamente mejor que la microscopía de luz, y una visión general mucho mejor que la microscopía electrónica", enfatiza Schneider. Por primera vez, el equipo obtuvo imágenes completas, tridimensionales y de alta resolución de las células tratadas con nanopartículas con los orgánulos que contienen: incluyendo gotas de lípidos, mitocondrias, cuerpos multivesiculares y endosomas. Las gotitas de lípidos actúan como almacenes de energía en la célula, mientras que las mitocondrias metabolizan esta energía.
Acumulación de nanopartículas
El análisis de las imágenes mostró: Las nanopartículas se acumulan preferentemente en un subconjunto de los orgánulos de la célula y también cambian el número de ciertos orgánulos a expensas de otros orgánulos. Los cambios en el número de orgánulos fueron similares independientemente del recubrimiento de las nanopartículas, lo que sugiere que muchos tipos diferentes de recubrimientos de nanopartículas pueden inducir un efecto similar. Para evaluar cuán general es este efecto, se deben realizar más estudios con otros revestimientos de nanopartículas y con otros tipos de células.
El número de gotas de lípidos disminuye
"La microscopía de rayos X nos permite ver la célula como un todo, así que pudimos observar este comportamiento por primera vez", explica McNally. "Hemos descubierto que la absorción de estas nanopartículas aumenta el número de mitocondrias y endosomas, mientras que otros orgánulos, a saber, las gotas de lípidos y los cuerpos multivesiculares, disminuyen", dice Burcu Kepsutlu, que llevó a cabo los experimentos para su doctorado. "Aparentemente se necesita energía para que la célula absorba las nanopartículas, y la célula se siente como si acabara de correr un maratón."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Burcu Kepsutlu, Virginia Wycisk, Katharina Achazi, Sergey Kapishnikov, Ana Joaquina Pérez-Berná, Peter Guttmann, Antje Cossmer, Eva Pereiro, Helge Ewers, Matthias Ballauff, Gerd Schneider, James G. McNally; "Cells Undergo Major Changes in the Quantity of Cytoplasmic Organelles after Uptake of Gold Nanoparticles with Biologically Relevant Surface Coatings"; ACS Nano; 2020
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