Desarrollan nanorrobots capaces de navegar por el interior del cuerpo humano

Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) han desarrollado nanorrobots impulsados por un nuevo tipo de nanomotores enzimáticos encapsulados capaces de navegar por los líquidos del interior del cuerpo humano, con muchas aplicaciones biomédicas.

Los nanorrobots, denominados LipoBots, son capaces de autopropulsarse y de conservar su funcionalidad enzimática en condiciones parecidas a las del estómago humano, y navegan gracias a unos nanomotores catalíticos capaces de recolectar energía química de su entorno y usarla para moverse.

Estos nanomotores, o nanopartículas autopropulsadas, son capaces de «encenderse» y empezar a moverse en un fluido, utilizando diversas biomoléculas como combustible, un mecanismo de propulsión que les permite llegar fácilmente a un objetivo específico, penetrar en los tejidos y administrar fármacos con un mejor rendimiento.

Los investigadores han explicado que las enzimas, moléculas orgánicas que aceleran la velocidad de una reacción bioquímica, son las candidatas ideales para actuar como fuentes de energía catalítica para estos nanomotores pensados para el ámbito de la nanobiomedicina, ya que son muy diversas, específicas de sustrato y, sobre todo, están presentes en todas partes del cuerpo humano.

Sin embargo, advierten, en los organismos vivos, estas nanoestructuras impulsadas por enzimas pueden estar expuestas a condiciones adversas, como fuertes variaciones del pH, que podrían comprometer tanto su movimiento como sus funcionalidades químicas.

Ahora, investigadores del grupo Dispositivos Nano-Bio-Inteligentes del IBEC, liderados por Samuel Sánchez, y del grupo Supramolecular Nanochemistry and Materials del ICN2, dirigido por Daniel Maspoch, han desarrollado estos nanomotores enzimáticos autopropulsados que conservan sus funcionalidades tras ser expuestos a distintos pH ácidos gracias a la encapsulación enzimática.

Los investigadores, que han publicado su trabajo en la revista Advanced Functional Materials, han demostrado la validez de este enfoque con los nuevos nanomotores LipoBots (LBs), impulsados por la enzima ureasa.

Los investigadores estudiaron las consecuencias de la exposición a condiciones ambientales adversas probando los nanomotores en un medio ácido de pH 3 y 5 (posibles valores del pH del estómago humano) durante 1 hora.

Esta prueba reveló que tanto la capacidad de autopropulsión como la actividad enzimática de los LipoBots con la ureasa encapsulada superaron los efectos del ambiente ácido, por lo que los nanomotores mantuvieron su actividad enzimática y, además, su movimiento activo aún podría activarse agregando desoxicolato de sodio.

Según los investigadores, este avance abre el camino a aplicar LipoBots encapsulados al desarrollo de nuevos sistemas activos de administración de fármacos.

Dado que sus funcionalidades enzimáticas se conservan después de la exposición a un entorno hostil y su movimiento se activa in situ, estos nanomotores basados en liposomas podrían usarse, por ejemplo, en el tracto gastrointestinal, donde las sales biliares están presentes de forma natural en el intestino, según sus autores.