¿Te imaginas tener un microrobot capaz de viajar dentro de tu cuerpo? Sólo la idea nos transporta a un fututo muy lejano, y nos evoca películas de ciencia ficción como Un viaje Alucinante (1966), donde humanos reducidos a un pequeñísimo tamaño se movían dentro del cuerpo y podían resolver problemas médicos desde el interior.
Aunque no se trata de encoger seres humanos, sino de robots minúsculos con capacidad de movimiento, este concepto empieza a ser una realidad: varios grupos de investigadores a lo largo del mundo han comenzado a investigar cómo diseñar motores autopropulsados que sean capaces de viajar por nuestro organismo. Éstos podrían tener un enorme impacto para muchas áreas de salud y medicina. ¿No sería interesante evitar los efectos adversos que genera la distribución sistémica de un fármaco, colocándolo exactamente en el área que se quiere tratar? ¿o conseguir que se libere de forma mucho más rápida que si se toma por vía oral? ¿y si se pudieran reparar tejidos de difícil acceso sin cirugías traumáticas?
Se han diseñado robots microscópicos para viajar dentro de organismos vivos y liberar fármacos o reparar tejidos
Aunque aún no es una realidad en la práctica médica, se han comenzado a dar importantes pasos para la creación de pequeños robots que puedan liberar medicamentos en áreas específicas del cuerpo, reparar tejidos dañados o interaccionar con células específicas.
De hecho, se han desarrollado máquinas artificiales de tamaño micrométrico (un millón de veces más pequeño que el metro) o incluso nanométrico análogas a las ya existentes en tamaño macroscópico (proceso llamado miniaturización), y con una función eminentemente práctica. Estas máquinas de tamaño minúsculo son dispositivos capaces de transformar energía en movimiento y fuerza, cosa que no es en absoluto tarea fácil. A esta escala microscópica, la viscosidad y el movimiento del medio biológico el que la micro-máquina debería moverse se vuelve muy importante1, tanto como el viento en las alas de un parapente, moviéndolo y desplazándolo a su antojo.
Muchos grupos de trabajo han tenido que superar estas barreras diseñando métodos de propulsión y máquinas que funcionen en un medio muy diferente de la escala que vemos o tocamos. Entre todas, probablemente las más llamativas son las que permiten el movimiento autómata, sin necesidad de energía externa (eléctrica, magnética o basada en ultrasonidos), de estos pequeños dispositivos mediante la generación de burbujas que lo propulsen 2.
En el movimiento autómata de micro-robots destaca la propulsión por burbujas
Tal es el interés que suscita que se ha probado para el transporte de fármacos a células determinadas, captura de células tumorales, aislamiento de células, o incluso análisis in situ y transmisión de imágenes.
Uno de los avances más importantes ha sido el empleo de esta tecnología dentro de un ser vivo, llevado a cabo por un grupo de investigadores de California3. El equipo de Joseph Wang ha desarrollado micromotores capaces de moverse dentro de un ser vivo sin necesidad de combustible adicional. Se trata de tubos poliméricos (20 μm de largo y 5 de μm de ancho) recubiertos de zinc, que actúan como vehículos que transportan una carga, capaces de moverse a una velocidad de 60 μm por segundo en un medio líquido de carácter ácido autopropulsados como si de un torpedo se tratase. En presencia de un medio ácido fuerte el zinc que lo recubre es capaz de reaccionar para generar burbujas de hidrógeno que se fuerza a salir por uno de los extremos del tubo propulsando el pequeño robot. Esto es especialmente interesante debido a que no generaría residuos tóxicos dentro del organismo vivo y sería un dispositivo ideal para la liberación de fármacos en el interior del estómago, cuyo medio es muy ácido. Lo ensayaron en seres vivos, demostrando que los micromotores autopropulsados eran capaces de alcanzar la pared del estómago de ratones, y liberar un cargamento en él de forma 3 veces más rápida que si no se utilizaban micromotores (por difusión pasiva).
Por primera vez micro-motores transportadores se utilizaron para liberar su carga de forma automática dentro de un ser vivo
Aunque aún queda un largo camino por recorrer hasta que podamos utilizar como una tecnología médica, se trata de un futuro prometedor para las ciencias de la salud que casi roza la ciencia ficción.
REFERENCIAS
1 Maria-Hormigos, R.; Jurado-Sánchez, B.; Escarpa, A. Labs-on-a-chip meets self-propelled micromotors. Lab Chip 16 (2016), 2397-2407, http://dx.doi.org/10.1039/C6LC00467A
2 Wang, H.; Pumera, M. Fabrication of Micro/Nanoscale Motors. Chem. Rev. 115 (2015), 8704–8735. http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00047
3Gao, W.; Dong, R.; Thamphiwatana, S.; Li, J.; Gao, W.; Zhang, L.; Wang, J. Artificial Micromotors in the Mouse’s stomach: a step toward in vivo use of synthetic motors. ACS Nano 9 (2015), 113-123. http://dx.doi.org/10.1021/nn507097k
http://cen.acs.org/articles/93/web/2015/01/Micromotors-Take-First-Swim-Body.html
http://www.bbc.com/news/science-environment-30875102
https://www.youtube.com/watch?v=vPDqtCkELt0 (documental de La 2)
https://www.youtube.com/watch?v=wEO-7g1HnNg (Un viaje Alucinante, 1966)
https://en.wikipedia.org/wiki/Nanomotor
Begoña Martín
Un comentario en “Micro-motores autopropulsados para transportar medicamentos en animales vivos”