Plaquetas portadoras de drogas diseñadas para propulsarse a través de biofluidos

 

Imagen de microscopía pseudocolorada de numerosas microrobots de plaquetas (rojo) unidas a una célula de cáncer de mama humano (púrpura). Crédito: Tang et al., Sci. Robot. 5, eaba6137 (2020)

Un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Diego y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Beijing ha desarrollado una forma de diseñar plaquetas para propulsarse a través de biofluidos como un medio para administrar medicamentos a partes específicas del cuerpo. En su artículo publicado en la revista. Ciencia Robótica, el grupo describe su método y qué tan bien funcionó cuando se probó en el laboratorio. En el mismo número, Jinjun Shi con Brigham and Women’s Hospital ha publicado un artículo de Focus que describe la investigación en curso sobre el desarrollo de sistemas naturales de suministro de medicamentos y el método utilizado en este nuevo esfuerzo.

Los científicos médicos han estado trabajando con los robotistas durante los últimos años para determinar si es posible lanzar pequeños robots en el cuerpo humano para llevar medicamentos a partes específicas del cuerpo, como un órgano con una infección bacteriana o un tumor canceroso. La mayoría de estos esfuerzos han consistido en inyectar pequeñas cápsulas con recubrimientos metálicos que se pueden controlar con un imán externo. Pero como señala Shi, tales esfuerzos tienden a ser bastante ineficientes. Debido a eso, los investigadores han comenzado a considerar la posibilidad de diseñar células naturales en el cuerpo para que funcionen como robots programados. En este nuevo esfuerzo, han ideado una forma de permitir que las plaquetas se impulsen a través de los biofluidos. Las plaquetas, Shi también señala, fueron un buen candidato porque son naturalmente capaces de transportar material por el cuerpo.

En condiciones normales, las plaquetas no pueden moverse por sí mismas; son transportados a través de la sangre a diferentes partes del cuerpo. Para darles un medio de propulsión, los investigadores los recubrieron asimétricamente con una enzima llamada ureasa; cuando se expone a la urea, se produce una reacción que da como resultado una fuerza que puede usarse para impulsar la plaqueta. Al recubrir las plaquetas de forma asimétrica, el equipo se aseguró de que fueran empujadas en una sola dirección. Los investigadores señalaron que la velocidad del movimiento de las plaquetas podría controlarse mediante la concentración de la ureasa, y que la aplicación de la ureasa no dañó la superficie de las plaquetas ni su perfil de proteínas.

Plaquetas portadoras de drogas diseñadas para propulsarse a través de biofluidos
Imagen de microscopía pseudocolorada de una microrobota plaquetaria (verde) unida a E. coli (rojo). Crédito: Tang et al., Sci. Robot. 5, eaba6137 (2020)

 

Video de propulsión microrobot en fluido concentrado de urea. Crédito: Tang et al., Sci. Robot. 5, eaba6137 (2020)

 

Video que muestra movimiento limitado de plaquetas normales en varios biofluidos concentrados en urea. Crédito: Tang et al., Sci. Robot. 5, eaba6137 (2020)

 

Plaquetas portadoras de drogas diseñadas para propulsarse a través de biofluidos
Diagrama de una posible aplicación biomédica. Cuando los microrobots se administran directamente en la vejiga, donde los niveles de urea son generalmente altos, pueden transportar medicamentos de forma autónoma y rápida para atacar amenazas biológicas (por ejemplo, células tumorales y bacterias) que las células de plaquetas pueden reconocer específicamente. Crédito: Shi, Sci. Robot. 5, eabc6582 (2020)


Más información:
Songsong Tang y col. Robots de células plaquetarias Janus alimentados por enzimas para la entrega activa y dirigida de medicamentos, Ciencia Robótica (2020).

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