Assagen en ratolins la injecció de nanorobots per administrar fàrmacs de manera selectiva

Investigadors de centres catalans han desenvolupat uns minúsculs nanorobots que es mouen de forma coordinada un cop introduïts en l'organisme de ratolins. Això obre la porta a nombroses aplicacions, com ara l'administració de fàrmacs de manera selectiva a llocs concrets del cos.

L'equip l'ha liderat Samuel Sánchez, professor de recerca ICREA a l'Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i hi ha participat el Grup de Recerca de Radioquímica i Imatge Nuclear del Centre d'Investigació Cooperativa biomaGUNE, liderat per Jordi Llop, i la Universitat Autònoma de Barcelona.

La recerca s'ha publicat a la revista Science Robotics.

Milionèsimes de mil·límetre

Els nanorobots o nanobots són màquines formades per components de milionèsimes de mil·límetre -nanoescala. Es poden dissenyar perquè es moguin de manera autònoma per diversos fluids.

Es tracta d'unes màquines diminutes que tenen molt de potencial en biomedicina, tant per a diagnòstic -per exemple, identificació de tumors- com per administrar fàrmacs. Però, de moment, només un 0,7% de les nanopartícules assajades han pogut assolir certs objectius concrets.

En aquest cas, els autors van dissenyar nanopartícules mogudes per enzims, que tenien un moviment conjunt i coordinat.

Primer ho van comprovar amb experiments "in vitro", controlant el moviment dels nanobots amb microscòpia òptica i tomografia d'emissió de positrons (PET, en anglès), una tècnica molt utilitzada en la pràctica clínica.

Un cop comprovat que amb aquests sistemes podien fer el seguiment dels nanobots en fluids i que podien observar com l'eixam seguia rutes complexes, van introduir-los per via intravenosa en ratolins. Finalment, els van introduir en la bufeta d'aquests animals.

Els nanobots portaven un enzim, la ureasa, marcat amb isòtops radioactius de iode i de fluor, per poder-ne fer el seguiment.

Així es veuen els nanorobots en aquest vídeos d'Hortelao et al., Science Robotics 6, eabd2823 (2021):

Els resultats, com es pot veure en aquests vídeos, van mostrar uns moviments homogenis, amb un moviment coordinat i eficient, com si es tractés d'un minúscul grup de ballet dintre de la bufeta dels ratolins, com explica Samuel Sánchez:

"Els nanorobots realitzen moviments col·lectius semblants als que trobem a la natura, com el dels ocells que volen en estols o els patrons ordenats que segueixen els bancs de peixos."

Per avançar en la recerca era molt important veure'n el moviment dintre del cos, perquè, com afegeix Sánchez, se'n necessiten milions per tractar patologies específiques com, per exemple, les alteracions tumorals. I la visió s'ha pogut fer gràcies a la PET, com explica Jordi Llop:

"Hem demostrat, per primer cop, que els nanorobots es poden monitoritzar 'in vivo' mitjançant la tomografia per emissió de positrons (PET), una tècnica no invasiva d'alta sensibilitat utilitzada actualment en l'entorn clínic".

Aquesta és la primera vegada que es pot visualitzar directament la difusió de nanobots biocompatibles dintre de fluids biològics "in vivo". I això obre moltes possiibilitats, com assenyala Tania Patiño, coautora de l'estudi:

"La possibilitat de monitorar la seva activitat dintre del cos i el fet que mostrin una distribució més homogènia podria revolucionar la forma en què entenem els enfocaments d'administració i diagnòstic de fàrmacs basats en nanopartícules."

Disseny a mida

Aquest eixams de nanobots podrien ser especialment útils en medis viscosos, on la difusió de fàrmacs sovint està limitada per la deficient vascularització. Seria el cas del tracte gastrointestinal, els ulls o les articulacions.

Fins i tot obre perspectives per a dissenys molt específics, com conclou Sánchez:

"De fet, com que es poden incorporar diferents enzims als motors, es podrien fabricar nanobots a mida segons l'objectiu dintre de l'organisme, adaptant el dispositiu al combustible accessible en l'entorn on s'hagin de desplaçar".