Desenvolupen nanorrobots capaços de navegar per l'interior del cos humà

Investigadors de l'Institut de Bioingeniería de Catalunya (IBEC) i de l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) han desenvolupat nanorrobots impulsats per un nou tipus de nanomotors enzimàtics encapsulats capaços de navegar pels líquids de l'interior del cos humà, amb moltes aplicacions biomèdiques.

Els nanorrobots, denominats LipoBots, són capaços d'autopropulsar-se i de conservar la seva funcionalitat enzimàtica en condicions semblants a les de l'estómac humà, i naveguen gràcies a uns nanomotors catalítics capaços de recol·lectar energia química del seu entorn i usar-la per a moure's.

Aquests nanomotors, o nanopartícules autopropulsades, són capaces d'«encendre's» i començar a moure's en un fluid, utilitzant diverses biomolècules com a combustible, un mecanisme de propulsió que els permet arribar fàcilment a un objectiu específic, penetrar als teixits i administrar fàrmacs amb un millor rendiment.

Els investigadors han explicat que els enzims, molècules orgàniques que acceleren lvaelocitat d'una reacció bioquímica, són les candidates ideals per actuar com a fonts d'energia catalítica per aquests nanomotors pensats per a l'àmbit de la nanobiomedicina, ja que són molt diverses, específiques de substrat i, sobretot, són presents a tot arreu del cos humà.

No obstant això, adverteixen, en els organismes vius, aquestes nanoestructures impulsades per enzims poden estar exposades a condicions adverses, com a fortes variacions del pH, que podrien comprometre tant el seu moviment com les seves funcionalitats químiques.

Ara, investigadors del grup Dispositius Nano-Bio-Intel·ligents de l'IBEC, liderats per Samuel Sánchez, i del grup Supramolecular Nanochemistry and Materials de l'ICN2, dirigit per Daniel Maspoch, han desenvolupat aquests nanomotors enzimàtics autopropulsats que conserven les seves funcionalitats després de ser exposats a diferents pH àcids gràcies a l'encapsulació enzimàtica.

Els investigadors, que han publicat el seu treball a la revista Advanced Functional Materials, han demostrat la validesa d'aquest enfocament amb els nous nanomotors LipoBots (LBs), impulsats per l'enzim ureasa.

Els investigadors van estudiar les conseqüències de l'exposició a condicions ambientals adverses provant els nanomotors en un mitjà àcid de pH 3 i 5 (possibles valors del pH de l'estómac humà) durant 1 hora.

Aquesta prova va revelar que tant la capacitat d'autopropulsió com l'activitat enzimàtica dels LipoBots amb la ureasa encapsulada van superar els efectes de l'ambient àcid, per la qual cosa els nanomotors van mantenir la seva activitat enzimàtica i, a més, el seu moviment actiu encara podria activar-se agregant desoxicolat de sodi.

Segons els investigadors, aquest avanç obre el camí a aplicar LipoBots encapsulats al desenvolupament de nous sistemes actius d'administració de fàrmacs.

Atès que les seves funcionalitats enzimàtiques es conserven després de l'exposició a un entorn hostil i el seu moviment s'activa in situ, aquests nanomotors basats en liposomes podrien usar-se, per exemple, en el tracte gastrointestinal, on les sals biliars són presents de manera natural a l'intestí, segons els seus autors.