Los nanorrobots son máquinas cuyos componentes se desarrollan a una millonésima de milímetro y pueden diseñarse para tener la capacidad de moverse autónomamente en determinados fluidos.
Un equipo de investigadores del Instituto Catalán de Bioingeniería (IBEC) observó por primera vez el comportamiento de un grupo de nanorrobots en ratones vivos, revelando un movimiento coordinado similar a un banco de peces.
Aunque todavía se encuentran en la etapa de investigación y desarrollo, se están realizando avances muy importantes para hacerlos realidad en la práctica médica, sobre todo en tareas de alta precisión.
Las aplicaciones de esta tecnología van desde la identificación de células tumorales hasta la liberación de fármacos en rincones específicos del cuerpo humano. Entre los sistemas de nanorrobot más prometedores, se encuentran los impulsados por enzimas catalíticas. Sin embargo, comprender el comportamiento colectivo de estos nanorrobots es fundamental para avanzar hacia la práctica clínica.
Monitoreo del trabajo mancomunado de los nanorrobots
Esta investigación se realizó mediante la observación de experimentos in vitro, realizando un seguimiento a los nanorrobots mediante microscopía óptica y tomografía por emisión de positrones. Ambas tecnologías permitieron contemplar cómo las nanopartículas se mezclan con los fluidos y pueden migrar juntas por caminos complejos.
Los nanorrobots, diseñados en el IBEC para su desplazamiento autónomo, fueron administrados vía intravenosa a un grupo de ratones en la vejiga. Estos tienen ureasa incorporada y pueden usar urea como combustible, lo que les permite moverse fácilmente en este entorno.
El equipo de científicos concluyó que la distribución de nanodispositivos en la vejiga del ratón es uniforme, lo que indica que el movimiento colectivo es coordinado y eficaz.
Un hito importante para el trabajo con nanorrobots
Este trabajo fue ejecutado por investigadores liderados por Samuel Sánchez, profesor de Investigación ICREA y su equipo “Nano Dispositivos Biológicos Inteligentes” en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), en colaboración con el grupo de Investigación de Radioquímica e Imagen Nuclear de CIC biomaGUNE liderado por Jordi Llop y la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB).
“El hecho de haber podido ver el movimiento colectivo y sincronizado de los nanorrobots, y de seguirlos dentro de un organismo vivo, es de gran relevancia, puesto que se necesitan millones de ellos para tratar patologías específicas como, por ejemplo, las alteraciones tumorales”, declaró Samuel Sánchez, líder de esta investigación, sobre la importancia de este hito.
“Hemos demostrado, por primera vez, que los nanorrobots se pueden monitorizar in vivo mediante la tomografía por emisión de positrones (PET), una técnica no invasiva de alta sensibilidad utilizada actualmente en el entorno clínico”, agregó Jordi Llop, también miembro de este equipo de investigación.
“Esta es la primera vez que podemos visualizar directamente la difusión activa de nanorrobots biocompatibles dentro de fluidos biológicos in vivo. La posibilidad de monitorear su actividad dentro del cuerpo y el hecho de que muestren una distribución más homogénea podría revolucionar la forma en que entendemos los enfoques de administración y diagnóstico de fármacos basados en nanopartículas”, comentó también Tania Patiño, coautora del artículo.
Estos “enjambres de nanorrobots” podrían resular especialmente útiles en medios viscosos, donde la difusión de un fármaco suele estar limitada por una mala angiogénesis, 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”, concluyó Samuel Sánchez.
El estudio se titula “Monitoring the collective behavior of enzimatic nanomotors in vitro and in vivo by PET-CT” y se encuentra disponible para consulta en la revista académica Science Robotics.
Imagen del encabezado: IBEC