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El plancton inspira el diseño de vehículos microscópicos con “armadura”

El plancton inspira el diseño de vehículos microscópicos con “armadura”

La capacidad de algunas bacterias y formas de plancton para fabricarse una capa natural extra, a modo de armadura, ha inspirado a un equipo de químicos de la Universidad de Warwick, en Inglaterra, en el diseño de unas ampollas poliméricas con “protección”, destinadas a la administración de fármacos en el interior del organismo. Dicha protección, fabricada con nanopartículas, permitirá a las ampollas, por ejemplo, evitar las defensas del cuerpo en su recorrido hacia el objetivo del tratamiento. Por Yaiza Martínez.

El plancton inspira el diseño de vehículos microscópicos con “armadura”

La capacidad de algunas bacterias y formas de plancton para fabricarse una capa natural extra, a modo de armadura, ha inspirado a un equipo de químicos de la Universidad de Warwick, en Inglaterra, en el diseño de unas ampollas poliméricas con “protección”, destinadas a la administración de fármacos en el interior del organismo.

Dicha protección está fabricada con nanopartículas (partículas a escala de nanómetro, que es una unidad de longitud que equivale a la milmillonésima parte de un metro), y permitirá a las ampollas, por ejemplo, evitar las defensas del cuerpo en su recorrido hacia el objetivo del tratamiento.

Fuentes de inspiración

Según publica la Universidad de Warwick en un comunicado, los avances en polimerización (proceso químico por el que los monómeros o compuestos de bajo peso molecular se agrupan para dar lugar a una molécula de gran peso o polímero) han propiciado la creación de ampollas fabricadas con moléculas poliméricas.

Las propiedades químicas y físicas de estas estructuras vacías las convierten en potenciales vehículos óptimos para el suministro de medicamentos. Los investigadores de la Universidad de Warwick están convencidos de que, además, estas características podrían mejorarse con la armadura mencionada.

Stefan Bon, uno de los creadores de este diseño, explica que la naturaleza añade a ciertas clases de células y organismos una protección y una fuerza mecánica extra, más allá de la que les proporciona el citoesqueleto.

En concreto, los organismos que llamaron especialmente la atención a los científicos fueron aquéllos con una pared celular compuesta por una armadura de elementos coloidales. Es por ejemplo, el caso de cierto tipo de bacterias con capa S (superficial), de proteínas que se autoensamblan.

Los investigadores también se fijaron en unas algas unicelulares llamadas cocolitóforos, que presentan su propia armadura coloidal de carbonato cálcico, formada siguiendo patrones nanométricos.

El plancton inspira el diseño de vehículos microscópicos con “armadura”

Engañar al sistema inmune

En su investigación, Bon y sus colaboradores dieron con una fórmula sorprendentemente simple y muy efectiva para añadir diversos tipos de protecciones a las ampollas poliméricas.

Esta técnica de adición consiste, simplemente, en proporcionar a las partículas seleccionadas para la armadura una carga opuesta a la de las ampollas poliméricas. De esta forma, se produce una atracción entre ambas estructuras, que las mantiene unidas entre sí.

Según los científicos, este método ha resultado ser incluso más efectivo y fácil de manejar y de ajustar de lo que ellos mismos habían esperado.

Gracias a él, los investigadores crearon varios tipos de protección para las ampollas. Uno de ellos es una densa capa regular de bolas microscópicas de poliestireno. La configuración de esta capa, similar a la de estructuras cristalinas, permitirá diseñar ampollas con una barrera adicional y precisa, reforzada y permeable.

Asimismo, los científicos también han conseguido, con la misma técnica, añadir un polímero gelatinoso a las ampollas, un recubrimiento que constituirá una armadura “discreta” con la que eludir la atención no deseada del sistema inmune gracias a que dicho polímero absorbe tanta agua circundante con su estructura exterior que “engaña” al mecanismo de defensa del organismo, haciéndole creer que es sólo agua.

Resultados exitosos

Para la observación del proceso y la comprobación de su funcionamiento, los investigadores precisaron de un sistema de observación de tecnología punta.

Métodos de observación previos habían requerido que se secaran las ampollas antes de examinarlas bajo un microscopio electrónico. Este tipo de observación deformó en gran medida a las ampollas, por lo que proporcionó datos poco útiles.

Recientemente, sin embargo, la Universidad de Warwick ha adquirido un sistema de Cryo-microscopía electrónica, que permite congelar rápidamente el objetivo a observar.

De este modo, se pudo preservar intacta la forma de las ampollas, antes de la observación por parte del microscopio electrónico. Las imágenes obtenidas revelaron que el método de los investigadores había funcionado exactamente como se planeó. Los resultados de esta investigación han aparecido detallados en el Journal of the American Chemical Society.

Yaiza Martinez

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