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Los nanobots tienen el potencial de revolucionar campos desde la ingeniería de materiales hasta la medicina. Pero primero, tenemos que descubrir cómo construirlos y hacer que funcionen. Un nuevo artículo informa sobre un paso confiado hacia ese objetivo, ya que pudimos observar el comportamiento colectivo de nanobots autónomos dentro de un huésped vivo.

Un esquema de un engranaje planetario molecular, un ejemplo de nanomaquinaria. Imagen vía Wikimedia.

La gama de tareas que los nanobots pueden manejar es, en teoría, increíble. No hace falta decir, entonces, que hay mucho interés en hacer realidad tales máquinas. Por ahora, sin embargo, todavía están en la fase de investigación y desarrollo, con un interés particular en adaptarlos para aplicaciones biomédicas. Los nanobots que utilizan las propias enzimas de nuestro cuerpo como combustible son algunos de los sistemas más prometedores en este sentido en la actualidad, y un nuevo artículo informa sobre cómo se comportan dentro de un huésped vivo.

Marcha de las Máquinas

El hecho de haber podido ver cómo los nanorobots se mueven juntos, como un enjambre, y seguirlos dentro de un organismo vivo, es importante, ya que se necesitan millones de ellos para tratar patologías específicas como, por ejemplo, los tumores cancerosos, dice Samuel. Sánchez, investigador principal del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC).

Los nanobots son máquinas construidas a escala nanométrica, donde las cosas se miden en millonésimas de milímetro. Están destinados a poder moverse y realizar ciertas tareas por sí mismos, generalmente en grupos. Sin embargo, al ser tan pequeño, verlos realmente hacer su trabajo y, por lo tanto, verificar si funcionan según lo previsto no es muy fácil.

Por eso, el equipo del IBEC, junto con miembros del Laboratorio de Radioquímica e Imagen Nuclear del Centro de Investigación Cooperativa de Biomateriales (CIC biomaGUNE) en España, se propusieron observar cómo estos bots trabajaban dentro de las vejigas de ratones vivos utilizando el marcaje con isótopos radiactivos. Esta es la primera vez que los investigadores rastrean con éxito nanobots in vivo utilizando la tomografía por emisión de positrones (PET).

Para el estudio, el equipo comenzó con experimentos in vitro (en el laboratorio), donde monitorearon a los robots usando microscopía óptica y PET. Ambas técnicas les permitieron ver cómo estas nanopartículas interactuaban con diferentes fluidos y cómo podían migrar colectivamente siguiendo caminos complejos.

El siguiente paso consistió en inyectar estos bots en el torrente sanguíneo y, finalmente, en las vejigas de ratones vivos. Las máquinas fueron diseñadas para estar recubiertas de ureasa, una enzima que permite a los robots utilizar la urea de la orina como combustible. El equipo informa que pudieron nadar juntos, lo que indujo corrientes en el líquido dentro de las vejigas de los animales. Estas nanomáquinas se distribuyeron uniformemente a lo largo de las vejigas, agrega el equipo, lo que es indicativo del hecho de que se estaban coordinando como grupo.

Los nanorobots muestran movimientos colectivos similares a los que se encuentran en la naturaleza, como pájaros que vuelan en bandadas, o los patrones ordenados que siguen los bancos de peces, explica Samuel Sánchez, profesor de investigación ICREA en el IBEC.

Hemos visto que los nanorobots que tienen ureasa en la superficie se mueven mucho más rápido que los que no la tienen. Se trata, por tanto, de una prueba de concepto de la teoría inicial de que los nanorobots podrán llegar mejor a un tumor y penetrarlo, afirma Jordi Llop, investigador principal de CIC biomaGUNE.

Los hallazgos muestran cómo las nanomáquinas pueden unirse y coordinarse como un grupo, incluso uno con millones de miembros, tanto en el laboratorio como en organismos vivos. Puede parecer poco, pero comprobar que estas máquinas realmente pueden interactuar como queremos es un hito muy importante en su desarrollo. También ayuda mucho a demostrar que su actividad se puede monitorear, incluso en organismos vivos, lo que significa que eventualmente se pueden usar para tratar pacientes humanos.

Esta es la primera vez que podemos visualizar directamente la difusión activa de nanorobots 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 la administración de fármacos basada en nanopartículas y los enfoques de diagnóstico, dice Tania Patio, coautora del artículo.

Uno de los usos que el equipo ya prevé para nanobots similares es el de administrar medicamentos en tejidos u órganos donde su difusión se vería obstaculizada, ya sea por una sustancia viscosa (como en el ojo) o por una vascularización deficiente (como en las articulaciones). .

El artículo Comportamiento de enjambre y monitoreo in vivo de nanomotores enzimáticos dentro de la vejiga, ha sido publicado en la revista Science Robotic .

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