COLUMNA: Ciencia y Futuro

Grafeno modificado con asparagina: un paso adelante en la lucha contra el cáncer

Por Doctor Kayim Pineda Urbina*

El tratamiento del cáncer ha evolucionado significativamente, pero los desafíos persisten. Uno de ellos es la toxicidad de los medicamentos como el cisplatino, un fármaco ampliamente utilizado para tratar varios tipos de cáncer. Aunque efectivo, este medicamento puede dañar tanto las células cancerosas como las sanas, lo que provoca efectos secundarios severos. Frente a esta problemática, en nuestro laboratoriodeinvestigaciónen Química Teórica y Computacional colaboramos con colegas en la India y Guadalajara, Jalisco para ayudar en el desarrollo de plataformas más seguras y eficaces para la entrega de medicamentos, y el grafeno modificado con asparagina, se perfila como una solución prometedora.

El grafeno es un material fascinante formado por una sola capa de átomos de carbono organizados en un patrón hexagonal. Su estructura única le confiere propiedades excepcionales, como una gran superficie, alta conductividad térmica, eléctrica y buena biocompatibilidad. Estas características lo convierten en un candidato ideal para aplicaciones biomédicas, especialmente en sistemas de liberación de medicamentos. Sin embargo, el grafeno en su forma pura presenta limitaciones, como una baja interacción con moléculas farmacéuticas, entre otras cosas.

Para superar estas barreras, exploramos una estrategia innovadora: modificar el grafeno con moléculas biológicas, en este caso, el aminoácido asparagina. Este es un aminoácido no esencial, lo que significa que no necesitamos consumirlo en nuestra dieta, ya que nuestro cuerpo puede producirlo por medio del metabolismo. Esto lo vuelve una molécula familiar para nuestro cuerpo. Este enfoque no solo mejora la interacción del grafeno con los medicamentos, sino que también lo hace más compatible con los sistemas biológicos.

Nuestro estudio utilizó simulaciones computacionales avanzadas, basadas en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT, por sus siglas en inglés), para analizar cómo el cisplatino interactúa con 2 tipos de superficies: grafeno puro y grafeno modificado con asparagina.

Los resultados son alentadores. Descubrimos que el grafeno modificado con asparagina aumenta significativamente la energía de adsorción del cisplatino, lo que indica una interacción más fuerte y estable. Esto significa que el medicamento se adhiere mejor a la superficie modificada, reduciendo el riesgo de liberación prematura y asegurando que llegue al lugar donde se necesita: las células cancerosas.

La modificación del grafeno con asparagina no solo mejora la retención del cisplatino, sino que también abre la puerta a su uso en otros medicamentos. Este enfoque sería clave para diseñar plataformas de liberación de fármacos personalizadas, dirigidas específicamente a las células cancerosas, minimizando los efectos secundarios en tejidos sanos.

Además, el uso de modelos computacionales como el DFT permite optimizar estas interacciones a nivel molecular antes de llevarlas al laboratorio. Esto reduce significativamente los costos y acelera el desarrollo de nuevas tecnologías médicas.

Este avance es un ejemplo del poder de la nanotecnología para transformar la medicina moderna. Al combinar materiales avanzados como el grafeno con biomoléculas, podemos crear soluciones innovadoras para desafíos médicos complejos. Más importante aún, esta investigación nos acerca un paso más a tratamientos de cáncer más efectivos, menos invasivos y con menos efectos secundarios, mejorando la calidad de vida de los pacientes.

En resumen, el grafeno modificado con asparagina se perfila como una herramienta prometedora en la lucha contra el cáncer, y su potencial continúa expandiéndose con cada nuevo descubrimiento.

Aunque los resultados son prometedores, aún queda trabajo por hacer. La colaboración entre científicos, médicos y otros profesionales es esencial para llevar estas tecnologías del laboratorio a los pacientes. Juntos, podemos transformar el panorama del tratamiento del cáncer y construir un futuro más saludable para todos.

Para mayor información sobre el presente tema, puede consultarse el siguiente enlace: https://www.mdpi.com/2073-4344/13/1/100

*Profesor e investigador de la Facultad de Ciencias Químicas y de la Maestría en Ingeniería Química Ambiental y Doctorado en Ciencias Químicas de la Universidad de Colima