Un nanorrobot 150 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano redujo la viabilidad de células cancerosas HeLa hasta el 16 % en 72 horas al producir un fármaco anticancerígeno en la superficie celular. El dispositivo fue construido por un equipo dirigido por la profesora Dra. Cornelia Palivan, de la Universidad de Basilea. Se trata de un nanorrobot modular formado por dos partes unidas mediante ADN sintético, y se describe en la revista Advanced Functional Materials.
Dos módulos, un cierre de ADN
El diseño recuerda a un cohete de varias etapas. Un módulo es una unidad de propulsión magnética que mueve el nanorrobot. El segundo es una cápsula de carga útil que transporta agentes terapéuticos o enzimas hasta un punto objetivo y los protege durante el trayecto.
La cápsula contiene cuatro vesículas poliméricas, cada una cargada con enzimas. El grupo de Palivan desarrolló este tipo de vesículas en trabajos anteriores. Las moléculas del entorno entran en la vesícula a través de poros, las enzimas las procesan y los productos salen de nuevo al medio. Según el diseño, las vesículas de la cápsula también pueden abrirse de forma selectiva, por ejemplo para liberar compuestos bioactivos.
Los dos módulos se mantienen unidos mediante cadenas de ADN complementarias, que el equipo compara con un cierre de velcro. Las cadenas de cada módulo se emparejan, de modo que la unidad de propulsión y la cápsula de carga se ensamblan por sí solas de forma programable y permanecen acopladas. La cápsula también incorpora biomoléculas adicionales que le ayudan a acoplarse a células o materiales concretos.
A diferencia de los robots de mayor tamaño, estas máquinas no tienen electrónica, chips ni software. Están construidas con biomoléculas y nanopartículas.
Pruebas con células HeLa
El equipo probó el acoplamiento en células HeLa, una línea celular de cáncer humano. Cargaron los nanorrobots con moléculas fluorescentes y los observaron al microscopio. Los nanorrobots se acumularon en la superficie de las células.
En una segunda prueba, los nanorrobots transportaron las enzimas necesarias para producir un fármaco anticancerígeno. Fabricaron el fármaco y la viabilidad de las células HeLa cayó al 16 % en 72 horas. El Dr. Voichita Mihali, primer autor del estudio, afirma que el fármaco puede actuar de forma local y concentrada si el nanorrobot lo dirige hacia las células cancerosas.
El sistema no se limita a la medicina. El nanorrobot puede adherirse a superficies específicas y llevar a cabo reacciones enzimáticas en ellas, convirtiendo moléculas de su entorno en un producto deseado. Como el módulo de propulsión es magnético, los nanorrobots pueden recuperarse tras una tarea y reutilizarse. Los investigadores también separaron los dos módulos, rellenaron las cápsulas de carga y volvieron a combinarlas con los módulos de propulsión.
Palivan explica que los nanorrobots anteriores solían diseñarse para una sola tarea, mientras que este sistema modular puede adaptarse a distintas aplicaciones. El equipo menciona la medicina, la industria y la tecnología ambiental como posibles campos. La catálisis es un ejemplo fuera de la medicina en el que la recuperación y la reutilización podrían ser relevantes. Según los investigadores, el sistema puede adaptarse a otros ámbitos cambiando la cápsula de carga.
El trabajo se realizó en el marco del Centro Nacional de Competencia en Investigación – Ingeniería de Sistemas Moleculares y del Swiss Nanoscience Institute. El equipo de Basilea colaboró con investigadores de la Universidad de Heidelberg. El artículo se titula Multiplex Modular Nanorobotic Systems with Catalytic Activity under Magnetic Navigation.
Qué significa el resultado y qué no
La principal aportación es arquitectónica. Muchos nanorrobots se construyen en torno a una única función, así que cambiar de tarea implica un diseño nuevo. Aquí, la propulsión, la carga útil y la función de acoplamiento son piezas independientes. Cambiar la cápsula de carga cambia el trabajo, y el acoplamiento por ADN permite desmontar y reconstruir las piezas. El experimento de rellenado y recombinación es la prueba más sólida de ello, ya que demuestra que los módulos pueden separarse y volver a ensamblarse tras su uso.
El resultado con el fármaco muestra algo distinto de una simple administración. Los nanorrobots no llevaron un fármaco ya terminado hasta las células. Llevaron enzimas que fabricaron el fármaco allí donde los robots se habían acoplado. Eso mantiene el compuesto activo en la superficie de la célula, que es la clave del efecto local que describe Mihali. También encaja con el diseño de la carga útil, ya que los poros de las vesículas dejan entrar las moléculas de partida y salir los productos.
La evidencia tiene límites. Todos los resultados biológicos presentados proceden de una única línea celular de cáncer humano cultivada en laboratorio. La fuente no informa de pruebas en animales ni en el organismo, y el equipo de Palivan describe el uso en humanos como un objetivo a largo plazo. La cifra del 16 % de viabilidad corresponde a células HeLa a las 72 horas. La fuente no indica qué grado de selectividad tienen los nanorrobots entre células cancerosas y sanas, de modo que eso sigue sin demostrarse.
También quedan abiertas varias cuestiones prácticas. La fuente no describe cómo se comporta el módulo de propulsión magnética al desplazarse por el tejido, ni cómo resiste el acoplamiento de ADN en fluidos biológicos con el paso del tiempo. Tampoco explica cómo se fabricarían los nanorrobots en cantidad. La recuperación y la reutilización se demuestran como una propiedad del módulo magnético y son el argumento más inmediato para usos no médicos, como la catálisis, donde hay menos limitaciones biológicas.
A modo de comparación, la fuente solo afirma que este sistema ofrece más flexibilidad funcional que muchos de los existentes. No aporta datos comparativos directos, por lo que esa afirmación se apoya en el diseño y no en un rendimiento medido frente a otros nanorrobots. Lo próximo que conviene vigilar son las pruebas con distintas cargas útiles en la misma plataforma, ya que la promesa modular depende de poder cambiar cápsulas sin rediseñar el resto, y cualquier paso más allá del cultivo celular.
