Con un extendido uso en la fabricación de pantallas LCD y, últimamente, en la de sensores fosforescentes, los cristales líquidos podrían tener otra importante aplicación en biomedicina. Un grupo de investigación internacional liderado por la Universidad Complutense de Madrid ha aprovechado la estructura de ciertos materiales de cristal líquido para encapsular y transportar compuestos insolubles en agua con características similares a la de muchos fármacos antitumorales que no pueden ser utilizados debido a su alta hidrofobicidad.

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UCC-UCM, 9 de octubre. – Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y de la Universidad NOVA de Lisboa (UNL) han diseñado nanocristales construidos con compuestos de platino (Pt) de naturaleza líquido cristalina como estructuras que permitirían encerrar y transportar eficazmente fármacos que no son solubles en agua y que no se podrían administrar por sí mismos.

En el estudio, publicado en Nano Research, los investigadores demuestran que, además de la aplicación en técnicas de bioimagen como marcadores fosforescentes de los nuevos nanocristales de Pt(II), se añade otra en biomedicina: encapsular fármacos de naturaleza hidrofóbica, que son insolubles en agua.

Entre esos fármacos hidrofóbicos se encuentran algunos antitumorales, cuya administración por esa repelencia al agua se complica, siendo necesario aumentar la dosis para lograr el efecto terapéutico deseado, lo que incrementa la toxicidad y los efectos secundarios en el paciente.

“A efecto de eliminar estas dificultades, los nanocristales de Pt(II) han sido diseñados estratégicamente con características estructurales idóneas que los convierten en excelentes candidatos para encapsular y transportar sustancias insolubles en agua”, indica Mercedes Cano, investigadora principal del grupo MatMoPol del departamento de Química Inorgánica de la UCM.

Cavidad interna aislada del agua

Cristián Cuerva, investigador del departamento de Química Inorgánica de la UCM en el momento en el que se inició esta línea de investigación y de la UNL en la actualidad, describe que, por un lado, “la presencia de cadenas alquílicas extensas orientadas hacia el exterior en los nanocristales permite lograr una dispersión estable de los mismos en agua”.

Por otro, añade, “aquellas localizadas hacia el interior favorecen la retención de sustancias hidrofóbicas dentro de la cavidad interna”. 

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores prepararon los nuevos nanocristales luminiscentes de Pt(II) en el interior de pequeñas emulsiones esféricas formadas al mezclar agua con un disolvente aceitoso.

La evaporación posterior de este disolvente origina una cavidad interna que queda totalmente aislada del medio acuoso, y que reúne las características idóneas para albergar fármacos hidrofóbicos en su interior.

Los ensayos de encapsulado se llevaron a cabo utilizando como modelo de sustancia hidrofóbica la cumarina 6 (C6), un compuesto luminiscente prácticamente insoluble en agua. Los resultados revelaron la presencia de C6 en el interior de los nanocristales, logrando una alta eficacia de encapsulado de hasta un 79%.

Del LCD a las nanocápsulas

Una de las grandes revoluciones de los cristales líquidos fueron su incorporación en las pantallas LCD de tablets, ebooks, ordenadores portátiles o relojes digitales, si bien en los últimos años parece que los sistemas OLED podrían desbancarlos por sus mejores prestaciones.

“En las últimas décadas, y precisamente cuando ya muchos pensaban que los cristales líquidos habían “tocado techo”, se ha descubierto que este tipo de materiales pueden presentar y, a su vez potenciar, propiedades adicionales como la fosforescencia o la conductividad, lo que daría acceso a nuevas aplicaciones tecnológicas en el campo de los sensores luminiscentes o de las baterías eléctricas. Mediante el uso de la nanociencia y de la nanotecnología, nosotros hemos demostrado ahora que los cristales líquidos también podrían ser de gran utilidad en el campo de la biomedicina”, concluye Cuerva.

La investigación, financiada por la Fundación Alfonso Martín Escudero, ha sido fruto de una colaboración internacional entre el Grupo MatMoPol (UCM), codirigido por la Prof. Mercedes Cano Esquivel, y el Grupo BIOSCOPE (LAQV-REQUIMTE, FCT-UNL), dirigido por el profesor Carlos Lodeiro Espiño.

Referencia bibliográfica: Cristián Cuerva, Javier  Fernández-Lodeiro, Mercedes Cano, José L. Capelo-Martínez, Carlos Lodeiro. “Water-soluble hollow nanocrystals from self-assembly of AIEE-active Pt(II) metallomesogens”. Nano Res., 2020, https://doi.org/10.1007/s12274-020-3078-0.

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