Investigadores de la Universidad de Tel Aviv han creado un microrrobot del tamaño de una sola célula biológica que navega utilizando tanto electricidad como campos magnéticos y puede identificar y capturar una sola célula, lo que abre la puerta a una amplia gama de aplicaciones.
Inspirándose en «nadadores» biológicos como bacterias y espermatozoides, los investigadores desarrollaron un microrrobot (de unas 10 micras de diámetro) capaz de desplazarse por el cuerpo de forma autónoma o controlado por un operador.
El uso de un campo magnético para propulsar el microrrobot, también llamado micromotor, resultaba atractivo, ya que no requiere combustible ni contacto directo entre el imán y los tejidos corporales, puede dirigirse con precisión y funcionar en una amplia gama de temperaturas y conductividades de soluciones. Los micromotores eléctricos ofrecen ventajas, como la carga, el transporte y la liberación selectivos de la carga y la capacidad de utilizar la electricidad para «deformar» las células, pero tienen algunos inconvenientes. Así que combinar los dos era una obviedad.
Los microrrobots que funcionaban hasta ahora basándose en un mecanismo de guiado eléctrico no eran eficaces en determinados entornos caracterizados por una conductividad eléctrica relativamente alta, como un entorno fisiológico, donde el accionamiento eléctrico es menos eficaz. Aquí es donde entra en juego el mecanismo magnético complementario, que es muy eficaz independientemente de la conductividad eléctrica del entorno.
Gilad Yossifon, autor correspondiente del estudio.
Una vez montado el sistema de propulsión híbrido, los investigadores pudieron demostrar las capacidades del microrrobot. Lo utilizaron para capturar un solo glóbulo rojo, células cancerosas y una sola bacteria, demostrando que el microrrobot podía distinguir entre una célula sana y otra que había sido dañada por un fármaco o una célula moribunda y otra que estaba experimentando un proceso natural de «suicidio» (apoptosis). Una vez capturada, la célula puede trasladarse a un instrumento externo para su posterior análisis.
Pero la ventaja del microrrobot híbrido es que también puede capturar células no marcadas detectando su estado. Se trata del primer estudio en el que se lleva a cabo la detección de células apoptóticas sin etiqueta mediante un microrrobot.
Nuestro nuevo desarrollo supone un avance significativo de la tecnología en dos aspectos principales: la propulsión híbrida y la navegación mediante dos mecanismos diferentes: eléctrico y magnético. Además, el microrrobot tiene una capacidad mejorada para identificar y capturar una sola célula, sin necesidad de etiquetado, para su análisis local o su recuperación y transporte a un instrumento externo.
Gilad Yossifon
Aunque las pruebas del microrrobot se realizaron fuera del cuerpo humano, los investigadores esperan que pronto pueda probarse in vivo, dado su potencial de amplia aplicación.
Entre otras cosas, la tecnología servirá para los siguientes ámbitos: diagnóstico médico a nivel unicelular, introducción de fármacos o genes en las células, edición genética, transporte de fármacos a su destino dentro del cuerpo, limpieza del medio ambiente de partículas contaminantes, desarrollo de fármacos y creación de un ‘laboratorio en una partícula’.
Gilad Yossifon
El estudio se publicó en la revista Advanced Science.
Vía tau.ac.il
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