Nanorobots
La nanotecnología es un campo multidisciplinario que vino a cambiar la escala con la que se mira al mundo. Acceder a esos fragmentos diminutos de la naturaleza abre gigantescas posibilidades a distintas industrias, a la medicina y al tratamiento de ciertas enfermedades.
La nanotecnología busca hacer medicina personalizada, en el sentido de que, cada vez, se conocen más y más las bases moleculares de muchísimas enfermedades. De allí que en estos momentos se estén construyendo nanonaves o nanosistemas con las cuales se puede mejorar mucho, no la droga que le suministra al paciente, sino la forma en la que ésta llega al lugar específico de la enfermedad.
Se trata de partículas ínfimas cuyo tamaño es mil veces inferior al diámetro de un cabello. Estos dispositivos tiene la particularidad de ser autopropulsados, es decir, que pueden moverse por sí solos, con energía propia. Aunque se las llame «nanonaves» o «nanorobots» lo cierto es que poseen geometrías muy simples. Son pequeñas bolitas o cilindros que podrán ser inyectados en nuestras venas para que viajen por el torrente sanguíneo y mover fármacos por el cuerpo, para curarnos desde adentro.
Otra particularidad es que deben ser inteligentes, saber a dónde ir por ejemplo, en cáncer o en partes dañadas, advertir cambios de PH, o de temperatura, o de la composición química del tumor, poder detectarlos y saber que es allí en donde tienen que aterrizar. Una vez ubicados en el lugar exacto, hay varias formas de librar el fármaco. En el cuerpo tenemos millones de células, algunas de ellas pueden estar enfermas, crecer descontroladamente, no recibir suficiente irrigación, etc. Se pueden introducir nanocápsulas en el cuerpo con fármaco adecuado y sensores (anticuerpos, biomoléculas). Esas biomoléculas, reconocen determinado tipo de tejido, de órgano, o de célula que está enferma, porque por ejemplo, expresa alguna señal en la parte externa. Entonces las nanonaves pueden ‘aterrizar’ directamente en la célula adecuada. Pero además, esa nanonave está cargada con ‘explosivos’. la nanopartícula puede activarla desde afuera con un rayo láser o con una descarga (magnética o eléctrica). Por ejemplo, puedo tener una partícula de oro que, cuando es irradiada con un rayo láser o un infrarrojo, vibra, se calienta localmente y puede expulsar moléculas.
Los tumores están formados por varias capas, como una cebolla. Lo que hacen los fármacos actuales es matar las células exteriores, las capas más superficiales, con la consecuencia no deseada de dañar también a las células sanas. Pero estas nanonaves son potentes y tienen la capacidad de penetrar en el tumor y de acceder, no sólo a nivel de la capa externa, sino de meterse dentro, lo que daría una solución ideal contra el cáncer y bajaría enormemente los efectos secundarios tan agresivos de las terapias convencionales.
Se trata de un desarrollo que ya lleva 10 años, los científicos que trabajan en el tema calculan que aún se está a mitad de camino de las verdaderas posibilidades que abren estos adelantos de la ciencia y la tecnología al campo de la salud [1].
A pesar del tamaño nanométrico de los nanorobots, sus avances van a paso de gigante y se espera que en los próximos años estos nanorobots abandonen el laboratorio para formar parte de nuestra vida cotidiana.
MICROTUBOS: EL NANOROBOT TUBULAR
Se trata de estructuras multicapa que se enrollan para formar un cilindro hueco.
- Las capas interiores: están hechas de metales como el Platino, el Titanio, el Cromo, el Oro o el Hierro. La propulsión en este caso es catalítica: la capa metálica reacciona químicamente con sustancias que se encuentren en su entorno, como el agua oxigenada (peróxido de hidrógeno), para que los nanorobots se impulsen hacia delante. Las capas intermedias: Algunos motores tienen una capa intermedia de algún material magnético, como el níquel, y que permite a los investigadores controlar sus movimientos a través de un campo magnético. Como si de un imán se tratase, el nanorobot podría ser dirigido a través del fluido magnéticamente.
- La capa exterior: La parte exterior puede ser un nano-material, como el el grafeno. Estos materiales son capaces de absorber partículas de metales pesados, como el plomo, que contaminan el agua. Un ejemplo de nanorobot tubular lo proponen los investigadores del grupo de Samuel Sánchez en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) Los investigadores han logrado fabricar nanobots a partir de grafeno para detectar y recoger las partículas de metales pesados en aguas residuales.
MICROMOTORES JANUS: EL NANOROBOT ESFÉRICO
Estas estructuras, de decenas de nanómetros, están diseñadas en dos mitades, hechas de materiales distintos. Por ejemplo, media esfera podría ser uno de los materiales catalíticos (Platino, Titanio,…), que se encargase de propulsar la partícula. La otra mitad podría estar funcionalizada, es decir, cubierta de moléculas selectivas, que fuesen capaces de detectar y recoger algunas partículas de interés en un fluido. Esta mitad también se podría utilizar para transportar una partícula a un lugar preciso,
Microswimmers o micronadadores: NANOMOTORES HÍBRIDOS
Nanoesfera Janus, para combinadas con un elemento biocompatible que se encargue de propulsarla. La solución propuesta consiste en anclar bacterias, que son grandes nadadores gracias a su flagelo, a una de las dos mitades de estas esferas Janus. La bacteria se anclaría a la partícula por su lado metálico y la propulsaría. En la otra mitad, la partícula Janus podría estar recubierta de aquel fármaco de interés que quisiéramos liberar, por ejemplo para atacar a células cancerígenas. La buena noticia es que las bacterias se propulsan utilizando los fluidos biológicos que las rodean, con lo cual estos sistemas no serían dañinos para los seres vivos [2].
Figura 1. Nanomotores basados en Pt. A) Esquema de estomatocitos artificiales supramoleculares con nanopartículas de Pt atrapadas. B) Nanobottle de sílice químicamente asimétrico y su correspondiente imagen de microscopía electrónica de transmisión (TEM). C) Mecanismo de movimiento de nanopartículas de Pt-Au Janus. D) Imagen TEM de nanomotores Janus mesoporosos basados en Pt [3].
Figura 2. Estructuras de cáscara impulsadas por ultrasonido. A) Estructura de nanocapa antes (i) y después (ii) de la eliminación de la plantilla B) transporte de una esfers magnética por una nanocapa, marco de tiempo de 4 s. C) Imágenes TEM de nanocopas con tamaños de cavidad de 180, 260 y 600 nm [3].
[1] https://www.fcdn.org.ar/la-nanotecnologia-revolucionara-la-cura-del-cancer/
[2] http://divulga.ibecbarcelona.eu/yo-nanorobot/
[3] Maria Guix , Sonja M. Weiz, Oliver G. Schmidt , Mariana Medina‐Sánchez
Self‐Propelled Micro/Nanoparticle Motors. Part. Part. Syst. Charact. 2018,
