Nanorobots, de la Ciencia Ficción a la realidad para fines médicos

Universo QB - Nanorobótica - Medicina 

​La ciencia avanza a pasos agigantados con la aplicación de tecnologías cada vez más punteras y sus aplicaciones en el campo de la medicina nos traen a la cabeza imágenes de películas de ciencia ficción que parecían fruto solamente de la inventiva de los cineastas, pero que hoy en día gracias a la innovación científica, generan expectativas reales de aumentar la esperanza y la calidad de vida de la humanidad hasta tal punto que una década atrás parecían totalmente irrealizables.

​La robótica no escapa de ser usada para fines médicos, y no nos referimos al uso de robots para facilitar tareas al enfermo, potenciar sus habilidades como podíamos ver por ejemplo en la película como Upgrade (2018) o mejorar la precisión en técnicas médicas y/o quirúrgicas, aquí hablamos de algo mucho más complejo y útil para la comprensión del enorme laberinto que supone el funcionamiento de nuestras células, de cuya disfunción nacen muchas enfermedades de las que hoy por hoy poco se puede saber sobre su origen y mucho menos qué hacer para tratarlas.

Estos dispositivos mecánicos llamados nanorobots tienen unas dimensiones de apenas 700 nanómetros, equivaliendo un nanómetro a tan solo una millonésima parte de un milímetro.

Estos diminutos artilugios podrían ser capaces de eliminar agresivas técnicas diagnósticas como pueden ser las biopsias, para ser ellos los que se encarguen de tomar las muestras biológicas sin que lo noten los pacientes.

Así estas diminutas máquinas pueden llegar al foco del problema y dar la información al profesional para que la interprete, facilitando el proceso de diagnóstico exponencialmente. La forma de conseguirlo sería a través de un algoritmo informático que guiaría a las diminutas máquinas y un sistema de imanes que permitirían al robot moverse a través de la anatomía humanare cibiendo órdenes precisas para concluir con un estudio exhaustivo de cada célula del paciente explorado.

Otros nombres por los que son conocidos estos ingenios son: nanoides, nanites, nanoagentes o nanomáquinas, definiéndose como objetos fabricados artificialmente capaces de difundirse libremente en el cuerpo humano e interactuar a nivel molecular con una célula en particular.

La innovación y ventaja desde el punto de vista diagnóstico es que no solo podrían dirigirse a un tejido u órgano específico, si no que de manera individual podrían ir a células dentro de un tejido u órgano que presenten una característica especial que las diferencie del resto.

Para su diseño los biotecnólogos han codificado a estos pequeños aliados tomando de ejemplo la colonización de las hormigas, termitas y abejas, de manera que posean una inteligencia artificial que les permita colaborar entre ellos sin un control centralizado.  Esta programación con la que se implementan estas diminutas máquinas, conocida como  “swarmintelligence” se divide principalmente en tres tipos:

ACO (antcolonyoptimization), inspirada principalmente en los modelos pensamiento y comunicación de las hormigas.

 ABC (artificial beecolony), aquí serían las colonias de abejas quien les inspira.
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PSO (particleswarmoptimization) un modelo híbrido de interactuación de partículas con el entorno.

​Modelo de nanorobot molecular. Imagen: Wikimedia

La aplicación de estos pequeños gigantes en medicina nos permitiría detectar y tratar una patología antes de que sea grave e irreversible, permitiendo que el diagnóstico precoz evite la cronificación de la enfermedad o realizar intervenciones en lugares donde resulta muy difícil llegar a intervenir para un cirujano, como sería el páncreas.

El protocolo de actuación aunque pueda parecer de lo más complejo es realmente sencillo:

 1. Se introduce el nanorobot en el organismo del paciente por inyección intravenosa.

2. Se almacenan y procesan los datos recogidos, se identifican los patrones y esto podría ayudar a predecir el inicio de la enfermedad.

3. Se guían para dirigirlos a la diana terapéutica.

4. Se liberan los fármacos en el lugar de acción.

5. Se recupera por las vías de excreción comunes, por nanoforesis, o bien se pueden utilizar sistemas de recogida llamados nanoterminators.

El tratamiento del cáncer es probablemente una de las principales razones del desarrollo de esta biotecnología en el sector farmacéutico. Los oncólogos tienen la esperanza de poder usarlos para tratar a sus pacientes a nivel celular o en  tejidos tumorales selectivamente, ya sea destruyendo las células tumorales por métodos físicos, con emisión láser, microondas señales ultrasónicas o bien por métodos químicos, liberando los fármacos efectivos directa y específicamente en las células tumorales.

Uno de los principales retos a los que se enfrentan en su diseño consiste en dotarlos de capacidad para distinguir entre los diferentes tipos celulares por identificación de la superficie antigénica, diferente en cada tipo celular, gracias a los sensores químicos. Las principales líneas de investigación para aplicar la nanotecnología en el desarrollo de sistemas de liberación de fármacos se centran en la capacidad de estos robots para minimizar los efectos perjudiciales de las terapias convencionales antineoplásicas utilizadas para combatir el cáncer.

En la imagen vemos Nanotubos de carbono, en un futuro próximo materiales como el grafeno, (estructuras finísimas de capas de carbono) van a jugar un papel decisivo en el desarrollo de la  nanotecnología. Imagen: Wikipedia

Otros potenciales tratamientos serían posibles usando esta bioteconología en enfermedades como la arteriosclerosis, la gota, como técnica para la desintegración de coágulos sanguíneos o la ruptura de cálculos renales, ayuda para la coagulación,  monitorización de las constantes vitales, ayuda a la mejora del sistema inmune, odontología, cirugías complicadas y otras aplicaciones que aún están en fases muy iniciales como es la terapia génica.

Uno de los principales problemas a resolver ha sido el combustible para dotarlos de la energía necesaria como el Peróxido de Hidrógeno o la Hidrazina  que resultan tóxicos para un ser vivo, pero ya se desarrollan  nanomotores  no invasivos y que no requieren combustible, como por ejemplo los nano motores magnéticos, cuyo diseño tiene forma de hélice construida a partir de Dióxido de Silicio y recubierta por un material magnético, que ofrece un empuje lo suficientemente grande para superar la fuerza de arrastre generada por las células sanguíneas.
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Por lo tanto, seguiremos muy de cerca los avances que la investigación nos ofrezca y que nos acerque aún más a la medicina personalizada donde la nanotecnia deje de ser ciencia ficción para convertirse en herramientas de precisión capaces de mejorar el bienestar de las personas y estar al alcance de todos. 

Autor: Nerea González Baena

​Reconocimientos y más información sobre la obra gráfica
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