Green synthesis and characterization of iron oxide/hydroxyapatite nanocomposite for biomedical applications

En el mundo de la medicina moderna, los investigadores buscan constantemente materiales que puedan interactuar de forma segura con el cuerpo humano mientras realizan tareas complejas, tales como la administración de fármacos a células específicas o la lucha contra infecciones. Un desafío importante en este campo es la creación de estos materiales sin utilizar productos químicos agresivos o generar desechos tóxicos, un proceso a menudo llamado síntesis verde. En lugar de depender de productos químicos industriales, los científicos están recurriendo a la naturaleza, utilizando extractos de plantas y productos de desecho de animales para construir estructuras diminutas. Estas estructuras, conocidas como nanocompuestos, son mezclas de diferentes materiales fusionados a una escala microscópica. Al combinarse, estos materiales pueden adquirir nuevas capacidades, como el poder de responder a campos magnéticos o la capacidad de matar bacterias dañinas, todo ello manteniéndose lo suficientemente suaves como para ser utilizados dentro de una persona viva. El objetivo es crear una sustancia que no solo sea eficaz, sino también respetuosa con el medio ambiente y segura para los pacientes.

Un investigador en la India ha adoptado este enfoque para crear un nuevo material diseñado para uso biomédico, combinando dos fuentes muy diferentes encontradas en la naturaleza: el fruto del árbol Noni y los huesos desechados de la sepia. El científico comenzó recolectando frutos frescos de Noni y las conchas internas blancas y calcáreas de la sepia, que a menudo llegan a la orilla de las playas y son tratadas como desechos. Hirvió el fruto del Noni para crear un extracto líquido rico en compuestos naturales que pueden actuar como un agente reductor, ayudando esencialmente a formar partículas metálicas sin productos químicos tóxicos. Este extracto se utilizó para cultivar nanopartículas de óxido de hierro, que son partículas diminutas de un material similar al óxido conocido por sus propiedades magnéticas. Simultáneamente, el investigador procesó los huesos de la sepia, moliéndolos hasta obtener un polvo fino y tratándolos con soluciones sencillas para transformar el carbonato de calcio en su interior en hidroxiapatita. Esta es una sustancia mineral que se asemeja estrechamente al material encontrado en los huesos y dientes humanos, lo que la hace altamente compatible con el cuerpo.

El siguiente paso consistió en unir estos dos componentes. El investigador mezcló las nanopartículas de óxido de hierro con la hidroxiapatita derivada de los huesos de pescado, utilizando un método que permitió que se unieran en un único material unificado. Este nanocompuesto resultante fue sometido a una serie rigurosa de pruebas para comprender su naturaleza física. Utilizando potentes microscopios y herramientas de rayos X, el investigador confirmó que el material había formado una estructura cristalina altamente organizada. Descubrieron que las partículas individuales eran increíblemente pequeñas, midiendo aproximadamente diez nanómetros de diámetro, aunque tendían a agruparse en grupos ligeramente más grandes de alrededor de 126 nanómetros cuando se suspendían en un líquido. El material también mostró un comportamiento magnético específico conocido como superparamagnetismo, lo que significa que podía ser atraído por un imán pero no conservaría su magnetismo una vez retirado el imán externo, un rasgo que es crucial para aplicaciones médicas como la administración dirigida de fármacos.

Más allá de su estructura física, el material fue probado para evaluar su capacidad para combatir enfermedades. El investigador expuso el nanocompuesto a varios tipos de bacterias y hongos dañinos que comúnmente causan infecciones en los humanos. Los resultados mostraron que el material era eficaz para detener el crecimiento de estos patógenos, particularmente contra un tipo de bacteria que se encuentra en la piel y una infección por levadura común. El material creó una zona clara a su alrededor donde los microbios no podían sobrevivir, lo que indica un fuerte efecto antimicrobiano. Además, el investigador investigó si este nuevo material podría utilizarse para tratar el cáncer. Lo probaron contra células de cáncer de mama humana en un entorno de laboratorio. El estudio encontró que a medida que aumentaba la cantidad del material, el número de células cancerosas vivas disminuía significativamente. A una concentración específica, el material fue capaz de detener el crecimiento de la mitad de las células cancerosas, lo que sugiere que podría ser una herramienta potente para atacar tumores.

La seguridad es el factor más crítico para cualquier nuevo material médico, por lo que el investigador también examinó cómo el nanocompuesto interactuaba con la sangre. Mezclaron el material con glóbulos rojos para ver si causaba que estos estallaran o presentaran fugas, un proceso conocido como hemólisis. A una concentración de 100 microgramos por mililitro, el material causó muy poco daño, con menos del nueve por ciento de las células afectadas. Este bajo nivel de daño indica que el material es biocompatible y lo suficientemente seguro como para ser considerado para usos en el torrente sanguíneo. El estudio concluye que, al convertir materiales de desecho como los huesos de pescado y el fruto de las plantas en una sofisticada herramienta médica, es posible crear una sustancia versátil que es eficaz contra infecciones y el cáncer, segura para las células sanguíneas y respetuosa con el medio ambiente. Si bien se necesitan más pruebas en organismos vivos antes de que este material pueda utilizarse en los hospitales, los hallazgos sugieren un camino prometedor para la creación de soluciones biomédicas más seguras y ecológicas.