Desarrollo sustentable de nanoestructuras a base de bismuto para amplificar el efecto de la radioterapia.

Abstract

Uno de cada dos pacientes diagnosticados con cáncer recibe radioterapia durante su tratamiento. No obstante, esta técnica no invasiva presenta limitaciones importantes, como baja selectividad, costos elevados y falta de infraestructura, lo que ha impulsado el desarrollo de terapias más efectivas y sostenibles. En consecuencia, el uso de compuestos bioactivos, especialmente los flavonoides como la naringina, han cobrado relevancia por su actividad anticancerosa y su capacidad para formar complejos metálicos mejorando sus propiedades terapéuticas. En este trabajo, se presenta la síntesis, caracterización y evaluación biológica de nano-híbridos de bismuto y naringina (BiNar), mediante un método verde asistido por luz solar. La caracterización del BiNar se realizó mediante técnicas fisicoquímicas espectroscópicas y microscópicas, que confirmaron la coordinación metal-flavonoide. Los nano-híbridos adoptaron morfología semiesférica, con tamaño promedio de 30 nm, potencial zeta (pZ) de 10.47 ± 0.41 mV y buena estabilidad coloidal (PDI = 0.158). El ensayo de citotoxicidad demostró que el BiNar disminuyó significativamente la viabilidad de células HeLa de cáncer cervicouterino (IC50 = 4.55 μg/mL), en comparación con la naringina libre, la cual no mostró efectos a las mismas concentraciones. Los resultados demuestran el potencial de la naringina como precursor en la síntesis verde de nanopartículas, abriendo la posibilidad de revalorizar residuos agroindustriales como fuente sustentable del flavonoide. Asimismo, la presencia del bismuto (Z=83), un metal con alta densidad electrónica le confiere al BiNar la capacidad de absorber radiación ionizante y aumentar la dosis en el sitio tumoral, favoreciendo la destrucción de células cancerosas sin dañar el tejido sano circundante, posicionándolo como un nano-adyuvante prometedor para radioterapia.

Half of the cancer patients receive radiotherapy during their treatment. However, this non-invasive technique has significant limitations, such as low selectivity, high costs, and lack of infrastructure, which has driven the development of more effective and sustainable therapies. Consequently, the use of natural compounds with biological activity, particularly flavonoids such as naringin, has received special attention due to their anticancer properties and their ability to form metal complexes enhance their therapeutic properties. This work presents the synthesis, characterization, and biological evaluation of bismuth-naringin nanoparticles (BiNar) through a green method assisted by sunlight. The BiNar characterization was performed using physicochemical, spectroscopic, and microscopic techniques, confirming the metal-flavonoid coordination. The nano-hybrids exhibit a semi-spherical morphology, with an average size of 30 nm, zeta potential of 10.47 ± 0.41 mV and good colloidal stability (PDI = 0.158). Cytotoxicity assays showed that BiNar reduced cell viability in HeLa cervical cancer cells (IC50 = 4.55 μg/mL), compared to free naringin. These findings highlight the potential of naringin as a precursor in the green synthesis of nanoparticles, opening the possibility of revaluing agro-industrial by-products as a sustainable source of the flavonoid. Additionally, the presence of bismuth (Z=83), a metal with high electron density, endows BiNar with the ability to absorb ionizing radiation and enhance the localized dose at the tumor site, promotes the destruction of cancer cells while minimizing damage to surrounding healthy tissue, positioning BiNar as a promising nano-adjuvant for radiotherapy.