Ingenieros de la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos) han desarrollado robots microscópicos, conocidos como microrobots, capaces de nadar a través de los pulmones para administrar medicamentos contra el cáncer directamente a los tumores metastásicos. Este enfoque se ha mostrado prometedor en ratones, donde inhibió el crecimiento y la propagación de tumores que habían hecho metástasis en los pulmones, aumentando así las tasas de supervivencia en comparación con los tratamientos de control. Los hallazgos se detallan en un artículo publicado en ‘Science Advances’.
Estos microrobots se han utilizado en ratones con melanoma que habían hecho metástasis. se administraron a los pulmones a través de un pequeño tubo insertado en la tráquea. Los ratones tratados experimentaron una mediana de supervivencia de 37 días, una mejora con respecto a la mediana de supervivencia de 27 días observada en ratones no tratados, así como en ratones que recibieron el fármaco solo o nanopartículas llenas de fármaco sin algas.
«El movimiento activo de los microrobots mejoró significativamente la distribución del fármaco al tejido pulmonar profundo, al tiempo que prolongó el tiempo de retención», han indicado los científicos. Y añaden: «Esta distribución mejorada y el tiempo de retención prolongado nos permitieron reducir la dosis requerida del fármaco, reduciendo potencialmente los efectos secundarios y manteniendo una alta eficacia de supervivencia». En el futuro, el equipo está trabajando para llevar este tratamiento con microrobots a ensayos en animales más grandes, con el objetivo final de realizar ensayos clínicos en humanos.
Combinación de biología y nanotecnología
Los microrobots son una ingeniosa combinación de biología y nanotecnología. Son un esfuerzo conjunto entre los laboratorios de Joseph Wang y Liangfang Zhang, ambos profesores del Departamento de Ingeniería Química y Nano de la Familia Aiiso Yufeng Li en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego. Para crear los microrobots, los investigadores unieron químicamente nanopartículas llenas de fármacos a la superficie de células de algas verdes. Las algas, que proporcionan movimiento a los microrobots, permiten que las nanopartículas naden de manera eficiente en los pulmones y entreguen su carga terapéutica a los tumores.
Las nanopartículas están hechas de pequeñas esferas de polímero biodegradables, cargadas con el fármaco quimioterapéutico doxorrubicina y recubiertas con membranas de glóbulos rojos. Este recubrimiento cumple una función fundamental: protege las nanopartículas del sistema inmunológico, permitiéndoles permanecer en los pulmones el tiempo suficiente para ejercer sus efectos antitumorales. «Actúa como un camuflaje», ejemplifica el coprimer autor del estudio, Zhengxing Li, quien tiene un doctorado en nanoingeniería. estudiante en los grupos de investigación de Wang y Zhang. «Este recubrimiento hace que la nanopartícula parezca un glóbulo rojo del cuerpo, por lo que no desencadenará una respuesta inmune».
Los investigadores señalaron que esta formulación de algas portadoras de nanopartículas es segura. Los materiales utilizados para fabricar las nanopartículas son biocompatibles, mientras que el alga verde empleada, Chlamydomonas reinhardtii, está reconocida como segura por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos.
Nanorobots contra la neumonía
Este estudio se basa en trabajos anteriores de los equipos de Wang y Zhang que utilizaron microrobots similares para tratar la neumonía mortal en ratones. «Esos fueron los primeros microrobots que se probaron de forma segura en los pulmones de animales vivos», apunta Wang. En estos trabajos anteriores, los microrobots lucharon contra la propagación de bacterias que causan neumonía utilizando una combinación diferente de fármaco y membrana celular para las nanopartículas.
Al ajustar estos componentes, el equipo ahora ha adaptado los microrobots para combatir la propagación de células cancerosas en los pulmones. «Demostramos que se trata de una plataforma tecnológica que puede administrar de forma activa y eficiente terapias en todo el tejido pulmonar para combatir diferentes tipos de enfermedades mortales en los pulmones», relata Zhang.
