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Martes, 28 octubre 2014
Biotecnología

Diseñan “vehículos andantes” microscópicos capaces de circular por la superficie de células hasta hallar sus objetivos

La evolución ha desarrollado una amplia variedad de métodos para guiar tipos particulares de células, enzimas y moléculas hacia estructuras específicas dentro del cuerpo: Los glóbulos blancos pueden hallar su camino hacia el lugar de una infección, mientras que las células que forman el tejido cicatricial migran hacia donde se encuentra una herida. Pero encontrar formas de guiar materiales artificiales dentro del cuerpo ha resultado ser más difícil.

 

Ahora, el equipo de Alfredo Alexander-Katz, Joshua Steimel y Juan Aragones, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, ha demostrado un nuevo mecanismo para encontrar objetivos. El nuevo sistema permite a dispositivos microscópicos encontrar de forma autónoma su camino hacia los puntos de interés en una superficie celular, sin ningún conocimiento previo de dónde pueden estar tales puntos. Esto se consigue mediante la detección de un incremento en la fricción superficial. Tales incrementos delatan sitios donde están concentrados más receptores celulares.

 

A las células, el proceso natural conocido como quimiotaxis les permite localizar áreas que son portadoras de una clase específica de firma química. Ese es el método utilizado por los glóbulos blancos para, por ejemplo, localizar regiones donde haya patógenos atacando a las células del cuerpo.

 

El sistema de Alexander-Katz, Steimel y Aragones es muy simple. Funciona de modo similar al método que emplean las bacterias para localizar los nutrientes que necesitan. El “vehículo” equipado con el sistema, sin guía formal, explora áreas sobre una superficie y migra hacia aquellas donde la fricción es mayor, que también son las que tienen concentrados los receptores.

 

[Img #23133]

 

Este diagrama representa la forma en que los microvehículos andantes pueden dar tumbos sobre una superficie bajo la influencia de un campo magnético giratorio. Dan tumbos hasta que encuentran áreas donde la fricción es máxima, debido a las concentraciones más altas de receptores biológicos, sin ningún conocimiento previo de dónde podrían estar tales áreas. El azul representa las áreas de baja fricción; el naranja las de fricción alta. (Imagen: Jose-Luis Olivares/MIT. Textura superficial: Cortesía de Juan Aragones, Josh Steimel, y Alfredo Alexander-Katz)

 

El sistema utiliza un par de partículas enlazadas con propiedades magnéticas. Bajo la influencia de un campo magnético giratorio, las partículas emparejadas empiezan a dar tumbos por una superficie, con la primera partícula, y después la otra, haciendo contacto en la superficie a recorrer, es decir, “caminando” sobre ella. Van dando tumbos hasta que encuentran áreas donde la fricción es mayor, debido a las altas concentraciones de receptores biológicos.

 

Hasta ahora, el trabajo se ha llevado a cabo en un modelo de superficie celular, en portaobjetos de microscopio convenientemente acondicionados, pero el efecto debería funcionar de manera similar con células vivas. El objetivo del equipo es ahora demostrar la habilidad de los vehículos andantes microscópicos a la hora de encontrar su camino hacia concentraciones de receptores en tejido vivo real.

 

El método cuenta con varias aplicaciones potenciales. Por ejemplo, podría ser desarrollado como técnica para localizar células tumorales dentro del cuerpo, mediante la identificación de su textura superficial, quizá en combinación con otras características.

 

Tales vehículos andantes podrían ser liberados para localizar áreas de interés en varios tipos de superficies, sobre la base exclusiva de las diferencias en la fricción. Las partículas migran de forma espontánea hacia regiones de alta fricción, donde se las podría entonces inducir a interactuar con una superficie mediante moléculas activas unidas a ellas.

 

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