Tecnociencia

Cómo se mueve un enjambre de nanorrobots en la vejiga de un ratón

Como si fueran bandadas de pájaros o bancos de peces sincronizados, investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña y CIC biomaGUNE han observado por primera vez, mediante tomografía por emisión de positrones, cómo se mueve un enjambre de nanorrobots dentro de la vejiga de un ratón. El avance se podría aplicar en la futura medicina de precisión.

Los nanorrobots son máquinas de dimensiones nanométricas que se pueden mover de forma autónoma en algunos fluidos, como los corporales. Todavía están en fase de investigación y desarrollo pero sus posibles aplicaciones médicas podrían llegar a ser muy variadas: desde la identificación de células tumorales hasta la liberación de fármacos en lugares específicos del organismo.

Entre los sistemas de nanorrobots más prometedores se encuentran los autopropulsados por enzimas catalíticas, pero para avanzar hacia la práctica clínica primero es necesario monitorizar y ver como se mueven en conjunto.

Ahora, los investigadores han logrado observar por primera vez in vivo el comportamiento colectivo de un gran número de nanorrobots diseñados en el IBEC para moverse autónomamente dentro del organismo. El estudio se publica en la revista Science Robotics.

Primero los investigadores realizaron experimentos in vitro, monitorizando a los nanorrobots a través de microscopía óptica y PET, donde se usan sustancias radiactivas para poder visualizarlos. Ambas técnicas permitieron observar cómo las nanopartículas se mezclaban con los fluidos y migraban 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 llevan incorporada la enzima ureasa, que usa como combustible la urea de la orina, descomponiéndola en CO₂ y amoníaco para generar la propulsión. Como ‘nanomotores’ usan nanopartículas de sílice que contienen esta enzima ureasa, junto a nanopartículas de oro marcadas para visualizar los desplazamientos.

Así el equipo de científicos comprobó que la distribución de los nanodispositivos en la vejiga de los ratones era homogénea, mostrando que su movimiento colectivo era coordinado y eficiente.

Como bandadas de pájaros o bancos de peces

“Los nanorrobots realizan movimientos colectivos parecidos a los que encontramos en la naturaleza, como el de los pájaros que vuelan en bandadas, o los patrones ordenados que siguen los bancos de peces”, apunta Sánchez.

Según los autores, 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 médicos de gran precisión.

La monitorización y eficiencia de millones de nanorrobots moviéndose de forma coordinada en entornos in vitro y in vivo constituye un avance hacia terapias y tratamientos médicos de gran precisión

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.

Fuente: IBEC / SINC
Imagen de cabecera: Ilustración de los nanorrobots en la vejiga del ratón e imágenes reales de estas diminutas máquinas que usan la urea como combustible. / IBEC