Un gran avance en nanotecnología acerca los nanomotores a la realidad para la administración de fármacos
La administración de un medicamento a una célula o tumor específico ha sido un desafío constante en el campo de la terapéutica oncológica y la inmunoterapia. Como medida de este progreso, la utilidad de la PD-1 y de los inhibidores de punto de control (CTLA-4) para el tratamiento del melanoma y el cáncer de pulmón de células no pequeñas ha sido alentadora.
Operar a nivel nano puede representar con mayor precisión el santo grial para la administración selectiva de medicamentos, pero se ha visto obstaculizado por cuestiones tecnológicas que involucran el control fino y la liberación de terapéuticos, de manera similar a la utilización de un interruptor molecular. Lograr este fino control ha sido uno de los principales retos constantes.
El primer método de control de nanomotores es desarrollado por ingenieros de UT (Cortesía de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin).
Así como los transistores eléctricos han sido los caballos de batalla dentro de los microchips contenidos en nuestros dispositivos electrónicos, los recientes avances en nanotecnología para activar las funciones celulares mediante conmutación molecular se están convirtiendo en una realidad en virtud de un nuevo enfoque que aprovecha los principios básicos de los fotones contenidos en la luz visible.
Investigadores de la Universidad de Texas en Austin han identificado el primer enfoque para alterar el movimiento mecánico de los nanomotores utilizando luz visible como estímulo.
Donglei (Emma) Fan, Profesora Asociada del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Cockrell School of Engineering, y la candidata al doctorado Zexi Liang, hicieron el descubrimiento de cómo la variación en la intensidad de la luz puede aumentar, detener e invertir la orientación rotacional de los nanomotores de silicio en un campo eléctrico. Es como producir un interruptor que altera el movimiento mecánico de los nanomotores rotativos, que cambia su dirección instantáneamente, de forma similar a un interruptor «on-off».
Su investigación fue publicada recientemente en Science Advances.
En términos sencillos, los nanomotores son la forma en que los dispositivos a nanoescala transforman la energía en movimiento tanto a nivel molecular como celular.
Las implicaciones de este descubrimiento son de gran alcance y tienen la capacidad de conducir a una nueva clase de dispositivos -nanoelectromecánicos y nanorobóticos- con el potencial de impactar en el campo de la administración de fármacos, la comunicación inalámbrica, la detección óptica, así como la liberación y detección de moléculas.
Los investigadores utilizaron la luz de un láser de intensidad y fuerza variable -desde visible hasta infrarrojo- para alterar el movimiento de los nanomotores.
Aunque ya se han realizado investigaciones para evaluar la viabilidad de utilizar nanomotores con control de velocidad variable como método de administración de fármacos, los investigadores de la UT han dado un paso adelante, utilizando la luz para ajustar el movimiento mecánico en sí mismo, un descubrimiento que tiene implicaciones mucho mayores para la integración y la capacidad de alterar nanomotores en dispositivos electrónicos.
«La capacidad de alterar el comportamiento de los nanodispositivos, de pasivo a activo, abre la puerta al diseño de máquinas autónomas e inteligentes a nanoescala», dijo Fan en un comunicado de prensa.
«Pudimos distinguir los semiconductores y los nanomateriales metálicos simplemente observando sus diferentes movimientos mecánicos en respuesta a la luz con un microscopio óptico convencional. Esta distinción se hizo de manera no destructiva y sin contacto en comparación con las mediciones eléctricas destructivas basadas en el contacto».
El descubrimiento de la luz que actúa como un interruptor para ajustar los comportamientos mecánicos de los nanomotores se basó en el examen de las interacciones de la luz en el entorno de un campo eléctrico y nanopartículas semiconductoras que convergen en una solución a base de agua.
Este es el segundo descubrimiento de Fan en este campo. En 2014, ella y su equipo desarrollaron los nanomotores rotativos más pequeños, rápidos y duraderos. Estos nanomotores, de menos de 1 micrómetro de dimensión, son capaces de ser colocados dentro de una célula humana con la capacidad de girar sin parar durante 15 horas a 18.000 RPM, la velocidad del motor en un motor a reacción. Los nanomotores similares que se han desarrollado operan a velocidades mucho más lentas (de 14 RPM a 500 RPM), girando de unos pocos segundos a unos pocos minutos.
