Nanomotor recargable
Las imágenes de luminiscencia de posluminiscencia rastrean microrobots celulares en tiempo real
Una nanosonda luminiscente de efecto retardado abre nuevas posibilidades para obtener imágenes de células vivas. Según informa un equipo de investigadores en la revista Angewandte Chemie, su nueva "nanotorcha" puede seguir emitiendo luz durante más de diez días tras una única excitación. Esto permite seguir en tiempo real el recorrido de los microrobots por el cuerpo. Además, puede "recargarse" de forma no invasiva con luz infrarroja cercana (NIR) y sin contacto.
© Wiley-VCH
Los macrófagos son células inmunitarias importantes que "comen" bacterias y participan en la eliminación de células cancerosas. Además, pueden captar fármacos y transportarlos al interior de las células, incluidas las tumorales. Si captan nanopartículas magnéticas, los macrófagos pueden ser guiados por un imán hasta una zona diana del organismo, como un tumor. Esto permite a los "microrobots" macrófagos reducir los efectos secundarios asociados a la quimioterapia.
Sería útil poder seguir a los microrobots a lo largo del tiempo mientras se desplazan por el cuerpo. Se han estudiado técnicas de imagen por fluorescencia, pero requieren una irradiación externa constante. Esto provoca un alto nivel de ruido de fondo debido a la autofluorescencia de muchas biomoléculas. Además, la limitada profundidad de penetración de la luz visible y ultravioleta a través de los tejidos que se requiere limita la profundidad de detección. Una alternativa podría ser el uso de sondas que puedan irradiarse antes del procedimiento y producir un resplandor posterior. Sin embargo, las nanopartículas inorgánicas con un resplandor posterior de larga duración albergan el riesgo de que los iones de metales pesados se escapen; mientras que los compuestos orgánicos sólo presentan luminiscencia durante un breve periodo de tiempo y no pueden excitarse repetidamente.
Un equipo del Instituto Shenzhen de Tecnología Avanzada de la Academia China de las Ciencias (China), en colaboración con la Universidad Koç (Turquía), ha desarrollado un "nanomotor recargable". Está formado por múltiples componentes: nanopartículas de un precursor de una molécula orgánica luminiscente, fotosensibilizadores (un análogo hidrófobo del azul de metileno) y polietilenglicol equipado con péptidos de penetración celular. El fotosensibilizador absorbe la luz NIR y excita las moléculas de oxígeno circundantes. Este oxígeno singlete altamente reactivo se une al precursor y forma un grupo dioxetano, un anillo de cuatro miembros formado por dos átomos de oxígeno y dos de carbono. Éste sufre un reordenamiento que libera la molécula luminiscente deseada y emite el exceso de energía por luminiscencia. Tras la irradiación inicial, las nanotorchas siguen luminiscentes durante diez días.
Una vez agotadas, las nanotorquillas pueden recargarse "a distancia" y volver a emitir luminiscencia mediante irradiación externa con luz NIR, que puede penetrar profundamente en los tejidos, varias veces. Para ello es necesario seleccionar las cantidades relativas de fotosensibilizador y precursor de molécula luminiscente, de modo que sólo algunos de los precursores se activen con cada irradiación. Esto permite obtener imágenes durante periodos de tiempo más largos.
El equipo chino dirigido por Pengfei Zhang, Ping Gong y Lintao Cai colaboró con el equipo turco dirigido por Safacan-Kolemen introdujo estos nuevos nanomecanismos en microrobots basados en macrófagos y pudo seguir su trayectoria guiada por imanes a través del cuerpo de ratones en tiempo real mediante las señales de luminiscencia.
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