Observado in vivo el movimiento colectivo de nanorrobots
Un equipo de investigadores con la participación de la professora de la UAB Esther Julián ha monitorizado, por primera vez, el comportamiento de un enjambre de nanorrobots en el interior de ratones vivos. El estudio ha sido publicado en Science Robotics.
19/03/2021
Los nanorrobots son máquinas cuyos componentes están 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. A pesar de que se encuentran todavía en fase de investigación y desarrollo, se están realizando avances muy significativos para convertirlos en una realidad en la práctica médica.
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. Sin embargo, entender el comportamiento colectivo de estos nanorrobots es indispensable para avanzar hacia la práctica clínica.
Ahora, en un nuevo estudio publicado en la revista Science Robotics, investigadores liderados por Samuel Sánchez, profesor de Investigación ICREA en el Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC) y en el que ha participado la profesora del Departamento de Microbiología de la UAB Esther Julián e investigadores del CIC biomaGUNE, han logrado observar in vivo el comportamiento colectivo de un gran número de nanorrobots, diseñados en el IBEC para moverse de forma autónoma en el organism.
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). Ambas técnicas 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, vía intravenosa, a ratones y, por último, introducidos intravesicalmente en las vejigas de estos animales. Los nanorrobots llevaban incorporada una enzima, la ureasa, capaz de utilizar como combustible la urea de la orina, motivo por el cual podían moverse, con facilidad, en este medio.
El equipo de científicos comprobó que la distribución de los nanodispositivos en la vejiga de los ratones era homogénea, lo cual indica que el movimiento colectivo era coordinado y eficiente, parecido al de las bandadas de pájaros o los bancos de peces.
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.
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.
Artículo de referencia:
Ana C. Hortelao, Cristina Simó, Maria Guix, Sandra Guallar-Garrido, Esther Julián, diana Vilela, Luka Rejc, Pedro Ramos-Cabrer, Unai Cossío, Vanessa Gómez-Vallejo, Tania Patiño, Jordi LLop, Samuel Sánchez. Monitoring the collective behavior of enzimatic nanomotors in vitro and in vivo by PET-CT. Science Robotics, 2021.