Barcelona.-Investigadores del Instituto español de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) monitorizaron y observaron por primera vez in vivo el comportamiento de un enjambre de nanorrobots inyectados en el interior de ratones vivos.
El estudio, que publica hoy la revista ‘Science Robotics’, revela un movimiento coordinado, similar al de los bancos de peces, que podría resultar en el futuro muy prometedor en el campo de la medicina de precisión.
Estos nanorrobots son máquinas cuyos componentes están hechos a escala nanométrica (una millonésima parte de un milímetro) y pueden diseñarse de manera que tengan la capacidad de moverse de manera autónoma en determinados fluidos, por lo que están siendo estudiados para convertirlos en vehículos de medicamentos.
Sus aplicaciones podrían ser muy variadas: desde la identificación de células tumorales, hasta la liberación de fármacos en rincones específicos del organismo.
Entre los distintos sistemas de nanorrobots más prometedores, se encuentran los autopropulsados por enzimas catalíticas, pero entender el comportamiento colectivo de estos nanorrobots es indispensable para avanzar hacia la práctica clínica.
Ahora, esta investigación, liderada por Samuel Sánchez, con la colaboración del grupo español de Radioquímica e Imagen Nuclear de CIC biomaGUNE y la Universidad Autónoma de Barcelona (noreste de España), logró observar in vivo el comportamiento colectivo de un gran número de nanorrobots, diseñados en el IBEC para moverse de forma autónoma dentro de un ser vivo.
«El poder ver el movimiento colectivo y sincronizado de los nanorrobots y seguirlos dentro de un organismo vivo es de gran relevancia, puesto que se necesitan millones de ellos para tratar patologías específicas como, por ejemplo, las alteraciones tumorales», explicó Sánchez.
«Hemos demostrado, por primera vez, que los nanorrobots se pueden monitorizar in vivo mediante la tomografía por emisión de positrones (PET), una técnica no invasiva de alta sensibilidad utilizada actualmente en el entorno clínico», añadió Jordi Llop, investigador principal del laboratorio de radioquímica y de imagen nuclear de CIC biomaGUNE.
Para ello, los investigadores primero llevaron a cabo experimentos in vitro, monitorizando a los nanorrobots a través de microscopía óptica y tomografía de emisión de positrones (PET), técnicas que permitieron observar cómo las nanopartículas se mezclaban con los fluidos y eran capaces de migrar, de forma colectiva, siguiendo caminos complejos.
Después, los nanorrobots fueron administrados por vía intravenosa a ratones y también introducidos intravesicalmente en las vejigas de estos animales.
Los nanorrobots llevaban incorporada una enzima, la ureasa, que reaccionaba a modo de combustible con la urea de la orina, motivo por el cual podían moverse con facilidad en este medio.
Los científicos vieron que la distribución de los nanodispositivos en la vejiga de los ratones era homogénea, lo que indica que el movimiento colectivo era coordinado y eficiente.
«Los nanorrobots se mueven colectivamente, como los pájaros que vuelan en bandadas o los patrones ordenados que siguen los bancos de peces», especificó Sánchez.
Según los investigadores, este estudio demuestra la elevada eficiencia de millones de dispositivos nanoscópicos para moverse de forma coordinada tanto en entornos in vitro como in vivo, hecho que constituye un avance fundamental en la carrera de los nanorrobots por convertirse en protagonistas de terapias y tratamientos de gran precisión.
«Las aplicaciones futuras en medicina de estos dispositivos de escala nanométrica son prometedoras», aseguró la investigadora Tania Patiño, que destaca que es la primera vez que han podido ver «directamente la difusión activa de nanorrobots biocompatibles dentro de fluidos biológicos in vivo».
«La posibilidad de monitorizar su actividad dentro del cuerpo y el hecho de que muestren una distribución más homogénea podría revolucionar la forma en que entendemos los enfoques de administración y diagnóstico de fármacos basados en nanopartículas», subrayó.
Los investigadores también vieron que los «enjambres de nanorrobots» podrían resultar especialmente útiles en medios viscosos, donde la difusión de fármacos está limitada muchas veces por la mala vascularización, como en el tracto gastrointestinal, los ojos o las articulaciones.
«De hecho, como se pueden incorporar diferentes enzimas a los motores, podrían fabricarse nanorrobots a medida según el objetivo dentro del organismo, adaptando el dispositivo al combustible accesible en el entorno donde deben desplazarse», concluye Sánchez.
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