Ni metal, ni electricidad: así son los nanorrobots que navegan por el cuerpo humano

Científicos de dos centros de investigación de Cataluña han desarrollado una serie de nanorrobots que son capaces de moverse por dentro del cuerpo humano. Lo hacen mediante reacciones químicas y podrían ayudar a focalizar la actuación de los fármacos en un punto exacto de la anatomía humana.

Por Alejandro Cuevas Vidal*

En 1966, la película Viaje alucinante se estrena en cines. Una historia de ciencia ficción en la que la tripulación de un submarino nuclear es reducida a dimensiones microscópicas por una moderna tecnología. Su objetivo es introducirse en el cuerpo del científico Jan Benes para curar una parte de su tejido cerebral, dañado después de un intento de asesinato. Disponen de solo una hora para llegar desde la corriente sanguínea al cerebro antes de recuperar su tamaño natural. Lo consiguen.

Un guion nacido en la cabeza del director Richard Fleischer y que entona más con la fantasía futurista que con la realidad del siglo XXI. Sin embargo, el concepto central de la obra, salvando las distancias, puede que no sea tan utópico.  Y es que investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) han desarrollado unos nanorrobots capaces de navegar por dentro del cuerpo humano. No obstante, como comenta Samuel Sánchez, profesor de investigación ICREA y líder del Grupo de Investigación IBEC de Nano Dispositivos Biológicos Inteligentes, el término más correcto sería LipoBots. «Si buscas nanorrobot en Google, no es lo que vas a ver aquí», dice el científico a Sputnik Mundo.

No se trata de instrumentos metálicos. Ni tienen nada que ver con la imagen mental que nos podemos hacer de la nanorrobótica. Más bien, todo lo contrario.

«Todo está inspirado en la naturaleza. Estos nanorrobots tienen la estructura de un virus, la inteligencia de una bacteria y el movimiento asimétrico polarizado de una célula cancerígena», explica Sánchez.

La química y la biología se encuentran bajo el diseño de estas nanopartículas. Una de sus principales características es que se mueven mediante el uso de enzimas. Un sustituto del agua oxigenada, antiguo propulsor de estos nanorrobots, el cual no era compatible con el cuerpo humano y no se podía utilizar para las aplicaciones biomédicas, como es la administración de fármacos.

En 2015, los investigadores utilizaron partículas de dióxido de silicio, que funcionarían como el ‘chasis’ de la partícula. Esta estructura tiene una serie de poros, donde se encapsularían los fármacos, a modo de maletero. Y alrededor de todo esto, un anillo de enzimas. En concreto, ureasa. Esta es el motor del nanorrobot, que se activa al entrar en contacto con su combustible, en este caso, la urea de la vejiga, primer lugar donde fueron probados. Resultó. «Se mueven por reacciones químicas. Hay gente que utiliza campos magnéticos, luz… Nosotros lo hacemos con la química. De la misma manera que una bacteria hace para alimentarse o huir de una toxina», asevera el investigador.

Este sistema puede ser útil en el tratamiento del cáncer de vejiga. Y es que mediante el uso de nanopartículas autopropulsadas es mucho más certera la aplicación de un fármaco a un punto determinado. No obstante, este diseño no es apto para todos los órganos. Por ejemplo, la acumulación de dióxido de silicio podría provocar efectos secundarios en algunos órganos.

Lipobot con las encimas alrededor de la estructura.
LipoBots con las enzimas en el compartimento interior.

Motivo por el que se decidió crear una nueva estructura a base de liposomas, preparada para un campo de actuación distinto, el aparato digestivo. Un medio en el que la acidez de pH3 y 5 acababa con el anillo de ureasa que tenía que mover la nanopartícula. Así, se optó por poner las enzimas dentro de la cápsula de lípidos. Las pruebas de laboratorio demostraron que los llamados LipoBots sobrevivían a las características del estómago y podían llegar hasta el intestino, su destino final. Allí, el nanorrobot abandonaría su naturaleza estática para comenzar a moverse.

«En el tracto intestinal es donde queremos tener la aplicación. Allí se encontrará con un componente de los jugos biliares, el desoxicolato de sodio que abrirá unos pequeños poros en el liposoma. Entonces, se producirá una reacción química a partir de la cual se generará un chorro desde estos poros que hará que la partícula comience a moverse», asegura Sánchez.

Un descubrimiento que no se ha probado todavía en seres vivos, pero que ha sido reconocido por la revista científica Advanced Functional Materials, donde los investigadores han publicado un artículo sobre la validez de los LipoBots impulsados por ureasa. En este se recoge el trabajo de síntesis realizado por el grupo Supramolecular Nanochemistry and Materials del ICN2, liderado por el profesor Daniel Maspoch, y el diseño del IBEC.

Una última averiguación que abre la puerta a otras cuestiones. Y es que el encapsulamiento de las enzimas también provoca que estas generen energía hasta el momento exacto de su liberación. Esto significa que con menos combustible la nanopartícula podría desplazarse. Con este razonamiento, sus áreas de actuación se ampliarían. «Con menos combustible, esto se mueve. A pesar de las complicaciones que puede provocar su flujo constante, esto nos hace pensar que en la sangre también puede funcionar. La urea es menor que en la orina, pero los motores se pueden activar cuando lleguen a la zona donde tiene que actuar», admite el investigador del IBEC.

Sánchez reconoce que estos hallazgos les «dan muchas esperanzas». Según él, se pueden crear más de estos nanomotores con diferentes materiales y enfocados a otras enfermedades. Incluso, se podrían crear cápsulas en las que viajasen tan solo nanorrobots. Instrumentos biocompatibles que se podrían administrar de manera oral y ayudar a combatir cualquier mal. Mejorarían la efectividad del 0,7% que atribuyó un artículo científico a estas nanopartículas en el tratamiento del cáncer. Entonces, no se habían probado los LipoBots.

«La nanomedicina existe desde hace 20 años. Sin embargo, hace 10 empezó a decaer porque no curaba todo lo que parecía que iba a curar. Pero, se ha avanzado mucho en este periodo. Ahora con esta robótica que copia a los sistemas vivos, podemos empezar a demostrar muchas cosas. Hay que empezar a curar», sentencia Sánchez.

A veces, con un lavado de cara, la ciencia ficción encuentra su camino hacia la realidad. Más de 40 años después, Viaje alucinante pierde el ‘ficción’ para ser simplemente ciencia.

*Sputnik

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