En 2016 vimos como, desde el Instituto de Nanociencias Integrativas de Dresde (Alemania), se presentaba un microrobot que ayudaba a los espermatozoides a encontrar su camino hacia el óvulo.
El vídeo dio la vuelta al mundo, y aún sigue haciéndose viral cada vez que aparece por las redes. Se trataba del primer espermatozoide robótico utilizando esperma de toro y diminutos cilindros de metal controlados remotamente con campos magnéticos.
Los científicos conseguían poner los espermatozoides dentro de micro-tubos de 50 micras de largo por 5 a 8 micras de diámetro, y con control remoto conseguían capturar al espermatozoide y llevarlo al óvulo, algo que podría ayudar a los hombres que sufren de astenospermia, baja movilidad de los espermatozoides y uno de los principales motivos de infertilidad.
Condiciones de los microrobots
Este microrobot biohíbrido debe funcionar bajo ciertas condiciones:
– Biocompatibilidad: Los sistemas no deben activar el sistema inmunológico y no producir complicaciones no deseadas.
– Control: la capacidad de guiar / dirigir el espermatozoide a una ubicación altamente específica.
– Locomoción eficiente: debe mostrar eficiencia energética y de tiempo en la locomoción cuando es impulsado por la propia célula.
– Capacidad de transporte de fármacos: el espermbot debe poder hacer lo que está destinado a realizar y entregar el medicamento en el objetivo. En muchas ocasiones se estudia lograr la locomoción en microescala para administración de fármacos y manipulación unicelular.
Anaces en la investigación de los Spermbot
Los años han pasado, y actualmente se sabe que ya han utilizado nanopartículas magnéticas acopladas con espermatozoides para la administración de fármacos y el seguimiento de las células in vivo.
Sin embargo, la toxicidad de las nanopartículas sigue siendo un tema controvertido, motivo por el que están usando microtubos para encapsular a los espermatozoides. Los microtubos utilizados se fabrican utilizando microfabricación con técnicas de nanotecnología enrollada sobre fotorreservantes:
[…] capas de nanómetros de espesor de dos metales diferentes se depositan mediante evaporación por haz de electrones en ángulo. Se afirma que la diferencia en las tasas de deposición y el ángulo de inclinación crea una bicapa deformada. Cuando la capa se disuelve, esta bicapa tensa se enrolla naturalmente en microtubos de 50 µm de longitud y paredes delgadas a escala nanométrica. Cuando estos microtubos, con un diámetro ligeramente mayor que la cabeza de los espermatozoides, se sumergen en una solución de espermatozoides, los espermatozoides entran en los microtubos, quedan atrapados se impulsan.
El problema es que aún la eficiencia de acoplamiento no es demasiado alta. Para aumentar la eficiencia de acoplamiento se pueden usar aglutinantes moleculares específicos. Hay varias biomoléculas que se pueden utilizar para unir los espermatozoides a la superficie del tubo interno, usando dos métodos de fijación: superficie química del enlazador y tecnología de impresión por microcontacto.
Para que estos flagelos artificiales respondan a los campos magnéticos, están recubiertos con un material magnético como el níquel o el hierro. Para garantizar la biocompatibilidad, la capa de titanio también puede estar recubierto.
Desafíos aún existentes de los Spermbot
Hay varios desafíos que deben abordarse antes de que los espermbots puedan realmente traducirse en aplicaciones médicas:
– No todos los espermatozoides tienen la misma motilidad. Su motilidad varía de un individuo a otro. Esto hace que sea difícil definir un método estandarizado.
– Los microtubos por sí mismos no deben ser tóxicos y deben poder atravesar cualquier barreras que puede encontrar en el camino hacia el sitio de destino.
– La unión de la carga o los microtubos al espermatozoide es aleatoria y de muy bajo rendimiento.
– Si bien el espermatozoide por sí mismo es altamente biocompatible, existe la posibilidad de que microbios dañinos podrían adherirse a él e inutilizarlo para uso médico.
– Si bien los campos magnéticos son muy buenos para dirigir y orientar el movimiento de los espermbots, es necesario explorar buenos mecanismos de control y comportamiento táctico.
– Para garantizar una orientación precisa del sitio, es necesaria una tecnología de seguimiento adecuada para obtención de imágenes y guía de los espermbots.
– Debe haber una estrategia fácil de controlar para ayudar a liberar el fármaco en el lugar previsto una vez que los spermbots lleguen allí.
– En el caso de la fertilización con espermbots, también es necesario seleccionar solo los espermatozoides más fértiles, y eso es difícil de decidir.
Podéis obtener más información sobre el asunto en mdpi.com.