Microrobots para el estudio de las células
Oportunidades para el tratamiento del cáncer y la cicatrización de heridas
Un grupo de investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) ha desarrollado el primer microrobot ("microrobot") del mundo capaz de navegar dentro de grupos de células y estimular células individuales. Berna Özkale Edelmann, catedrática de Nano y Microrobótica, ve potencial para nuevos tratamientos de enfermedades humanas.
Son redondos, tienen la mitad de grosor que un cabello humano, contienen nanorods de oro y colorante fluorescente, y están rodeados de un biomaterial obtenido de algas. Pueden ser impulsados por luz láser para desplazarse entre las células. Estos diminutos robots fueron inventados por la profesora Berna Özkale Edelmann. Para ser exactos, la bioingeniera y directora del Laboratorio de Bioingeniería Microrobótica ha trabajado con su equipo de investigadores en el desarrollo de una plataforma tecnológica para la producción a gran escala de estos vehículos. Actualmente se utilizan in vitro, fuera del cuerpo humano.
Minirobots: un viaje en taxi hasta la célula
Los microrrobots de TACSI difieren de los clásicos robots humanoides o brazos robóticos que se ven en las fábricas. Todo el sistema requiere un microscopio para ampliar los mundos a pequeña escala, un ordenador y un láser para accionar los microrrobots de 30 micrómetros (µm), controlados por humanos. Otro aspecto especial: los robots no sólo pueden calentarse. También indican continuamente su temperatura. Esto es importante porque, junto con la capacidad de encontrar su camino hasta las células individuales, también están diseñados para calentar las ubicaciones de células individuales o grupos de células.
TACSI son las siglas de Thermally Activated Cell-Signal Imaging (imagen de señal celular activada térmicamente). En términos sencillos, se trata de un sistema basado en imágenes que es capaz de calentar células para activarlas. TACSI es un "taxi" en todos los sentidos de la palabra: en el futuro, el diminuto robot "conducirá" directamente al lugar donde los investigadores deseen estudiar los procesos celulares. "En una primicia mundial, hemos desarrollado un sistema que no sólo permite a los microrobots navegar por grupos de células. Puede incluso estimular células individuales mediante cambios de temperatura", afirma el profesor Özkale Edelmann.
¿Cómo se fabrican los microrrobots?
La producción de microrrobots se basa en "chips microfluídicos" que modelan el proceso de fabricación. El biomaterial se inyecta a través de un canal situado en el lado izquierdo del chip. A continuación se añade un aceite con componentes específicos desde arriba y desde abajo a través de canales de 15-60 µm. Los robots acabados emergen a la derecha. En el caso del microrobot TACSI, se añaden los siguientes componentes:
- Un colorante fluorescente: en este caso se utiliza el colorante naranja rodamina B que pierde intensidad de color al aumentar la temperatura. Esto convierte al microbot en un termómetro eficaz para el observador.
- Nanorods de oro: las varillas de metal precioso de 25-90 nanómetros (nm) tienen la propiedad de calentarse rápidamente (y volver a enfriarse) cuando se bombardean con luz láser. Bastan unos pocos microsegundos para elevar su temperatura 5 °C. Los nanorods pueden calentarse hasta 60°C. Mediante el proceso automático de equilibrado de la temperatura de los nanorods (conocido como convección), los robots se ponen en movimiento a una velocidad máxima de 65 µm por segundo.
"Esto permite fabricar hasta 10.000 microrrobots en una sola tirada de producción", explica Philipp Harder, miembro del equipo de investigación.
Las células responden a los cambios de temperatura
A veces bastan pequeños cambios de temperatura para influir en los procesos celulares. "Cuando la piel se lesiona, por ejemplo con un corte, la temperatura corporal aumenta ligeramente, lo que provoca la activación del sistema inmunitario", explica la profesora Özkale Edelmann. Quiere saber más sobre si esta "estimulación térmica" puede utilizarse para curar heridas. Tampoco se ha investigado si las células cancerosas se vuelven más agresivas cuando se las estimula. Los estudios actuales demuestran que las células cancerosas mueren a altas temperaturas (60ºC). Este efecto también puede utilizarse para tratar la arritmia cardíaca y la depresión.
Importación de calcio: se abren canales iónicos en las células
Los investigadores del equipo del Prof. Özkale Edelmann utilizaron células renales para demostrar que se puede influir en los canales iónicos celulares. Para ello, dirigieron los microrrobots TACSI hacia las células. "Utilizamos el láser infrarrojo para aumentar la temperatura. Para medir el aumento, medimos la intensidad del color del tinte de rodamina B", explica Philipp Harder. El equipo observó que los canales iónicos de las células se abrían a determinadas temperaturas, por ejemplo para permitir la entrada de calcio en la célula. "Con este ejemplo concreto, demostramos que el calor provoca cambios en la célula, incluso con ligeros aumentos de temperatura", afirma la profesora Özkale Edelmann. Edelmann confía en que las investigaciones futuras puedan abrir el camino a nuevos tratamientos, por ejemplo, haciendo posible la canalización de fármacos hacia células individuales.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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