Diseñan nanorrobot contra el cáncer guiado por la luz

nanorobots-luminicosUn equipo de investigadores de la Universidad de Hong Kong ha desarrollado el primer nanorrobot guiado por luz, un dispositivo microscópico que tiene el potencial de poder ser inyectado en el cuerpo humano y ser dirigido a través de su torrente sanguíneo, ayudando en el futuro a los cirujanos a transportar con precisión medicinas hasta ciertos tejidos o a eliminar tumores de manera controlada.

 

El grupo investigador, compuesto por ocho miembros del Departamento de Química y encabezado por el profesor Tang Jinyao, lleva tres años trabajando en este proyecto, y el pasado octubre presentó sus hallazgos en las páginas de la revista científica Nature Nanotechnology.

Características del nanorrobot

Esta constituido por una nanomicroescobilla de 11 μm de longitud con una empuñadura de silicio de 7 µm, adornada con nanopartículas de platino, que actúa de fotocátodo, y un haz de fibras de 4 µm, formado por nanohilos de dióxido de titanio (TiO2), que actúa como fotoánodo (su diámetro es de ∼2,6 µm).

Cuando se sumerge en un par redox (sea peróxido de hidrógeno o benzoquinona/hidroquinona) se propulsa por autoelectroforesis en presencia de un gradiente de luz (se usa un diodo LED ultravioleta a 365 nm); el impulso proviene del movimiento de iones a lo largo de la microescobilla durante la reacción redox fotocatalítica.

Se pueden diseñar dos tipos de nanomicroescobillas (nanotrees) que poseen fototaxis positiva (van hacia una fuente de luz) y fototaxis negativa (se alejan de una fuente de luz). La gran ventaja de las nanomicroescobillas es que no necesitan una fuente de energía para moverse.

El único requisito es sumergirlas en una solución par redox, un sistema con un dador y un aceptor de electrones. Se puede usar una disolución al 0,1% de peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua, que se descompone de forma espontánea, o sino en un par redox reversible como 1,4-benzoquinona/hidroquinona (Q/QH2).

Desarrollo y aplicación

Anteriormente, el único método para controlar remotamente un nanorrobot de este tipo era mediante la incorporación de un diminuto campo magnético dentro del dispositivo, un sistema muy limitado a la hora de poder transmitirle información y de conducirlo desde el exterior.

Por eso, uno de los grandes avances conseguidos por el equipo hongkonés radica en el hecho de haber creado un mecanismo que puede ser controlado mediante la luz, un elemento natural que cuenta con más variaciones de color, dirección y puntos focales que un campo magnético.

“Este nanorrobot puede responder al brillo de una luz como las polillas que se sienten atraídas por las llamas. Se mueven como si pudieran verla y dirigirse hacia ella”

Según comenta, la luz facilita el manejo de estos diminutos aparatos, ya que permiten realizar maniobras más complejas dentro del cuerpo, mientras que los que son conducidos por campos magnéticos están más limitados a pesar de tener más potencia. “La luz es una opción más efectiva para comunicarse entre el mundo microscópico y macroscópico. Dependerá de la aplicación que se les quiera dar, pero en el futuro, lo ideal sería combinarlos”, aseguró Tang.

“Aunque el actual nanorrobot no puede ser todavía utilizado para el tratamiento de una enfermedad, estamos trabajando en la próxima generación de sistemas nanorrobóticos, que serán más eficientes y biocompatibles”, aseguró Tang, que cree que necesitan entre cinco y 10 años más para lograr un sistema completamente compatible con el ser humano.

Sus aplicaciones para la biomedicina se intuyen amplias, aunque primero deben probarlo en animales -algo que planean hacer en breve si reciben el apoyo necesario- para luego pasar a las pruebas en humanos.

En medicina, los tratamientos convencionales para tratar el cáncer como la quimioterapia o la radioterapia actúan como una bomba que destruye las células cancerosas, pero que también dañan en el proceso a tejidos sanos. “Nuestro modelo sería capaz de llevar la medicación directamente a las células enfermas, repararlas y bloquear su crecimiento -o incluso eliminarlas- sin dañar a las sanas de alrededor”.

Limitaciones a superar

Según Tang, ya existen otros modelos que son capaces de navegar por la sangre de manera pasiva, esperando encontrarse con células dañadas para actuar sobre ellas.

“Sin embargo, los nuestros son nadadores activos. Queremos que desde un principio puedan ser dirigidos hacia los tejidos dañados”, agregó. Para ello, se plantean usar un tipo de luz para guiar al aparato hasta la zona dañada y luego emplear otra de un color o intensidad diferente para transmitir instrucciones como la de que libere el medicamento que porta, algo en lo que trabajarán en el futuro.

Sin embargo, los problemas que afrontan son diversos. En la etapa actual, este pequeño robot es guiado por la luz ultravioleta, fácilmente detectable pero que causa radiación. Por eso, el equipo está explorando la posibilidad de que el dispositivo sea impulsado por rayos infrarrojos, que emiten una energía más baja y por lo tanto causan menos daño.

Además, al funcionar como una batería solar, el motor requiere de una solución acuosa para producir una reacción química. Tradicionalmente se ha empleado el agua oxigenada, dañina para el ser humano, por lo que los investigadores están buscando posibles elementos químicos que simulen los componentes de la sangre para mejorar la compatibilidad del motor en el cuerpo humano.

Con el paso del tiempo, el desarrollo de la tecnología ha llevado al descubrimiento de componentes microscópicos que se presentan claves para la curación en el futuro, con algunos científicos asegurando que en 10 o 20 años veremos nanorrobots verdaderamente eficaces contra el cáncer y otras enfermedades.

FUENTE: http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2016.187.html

 

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Un pensamiento en “Diseñan nanorrobot contra el cáncer guiado por la luz

  1. Es alentador que se siga investigando como aplicar los últimos avances científicos para la curación de enfermedades, algunas con tanta incidencia sobre la población, como el cancer. Esperemos que continuen investigando y obtengan resultados que sean asequibles a toda la población.
    Un abrazo Jorge 🙂

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