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Mochilas para Celulares
Las células vivas que usan mochilas microscópicas (parches de polímero nanoestructurado cargados con carga química) podrían algún día transportar medicamentos o agentes de imágenes al tejido enfermo. Los investigadores del MIT dicen que han construido con éxito estas mochilas, las han llenado de partículas magnéticas y las han amarrado a las superficies de las células inmunes sin alterar la capacidad de las células para interactuar con su entorno. El trabajo se describe en un número reciente de Nano letras .
Preparado: Dos células inmunes (gris) usan mochilas de polímero (verde). Las mochilas adjuntas tienen dos capas: una capa de adhesión celular que se adhiere a la superficie de la celda y una capa de carga útil que transporta alguna carga química, en este caso, tinte verde fluorescente. Los investigadores esperan que algún día las mochilas puedan adaptarse para administrar medicamentos o agentes de imágenes a regiones específicas del cuerpo.
En general, este es un trabajo muy importante, dice Michael marinero , profesor de química y bioquímica de la Universidad de California en San Diego, que no participó en el estudio. Hay muchas variaciones posibles sobre este tema para una serie de enfermedades diferentes. Creo que podría comenzar una subdisciplina completamente nueva.
Las mochilas están construidas con tres finas capas de película de polímero. La capa inferior ancla la mochila a una superficie durante la construcción y la carga. La capa intermedia lleva la carga de la mochila. Y la capa superior actúa como un gancho que se engancha a la superficie de una celda.
Una vez que sintetizaron las mochilas, los investigadores agregaron una solución que contenía células inmunes vivas, que fueron inmediatamente enganchadas por las capas superiores de las mochilas. Luego, al bajar la temperatura, activaron la disolución de las capas inferiores de polímero, liberando de la superficie las células que llevan la mochila.
Este proceso permite una increíble versatilidad en la carga de las mochilas, dice Michael Rubner , director del Centro de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT y autor principal del artículo. Debido a que las celdas no se agregan hasta el final, no existe ningún peligro en el uso de productos químicos tóxicos y condiciones difíciles para construir y cargar las mochilas. Puedes usar toda la química dura que quieras, porque la célula no está ahí para que la maten, dice Rubner. Es solo en el último paso del proceso que la célula se adhiere a la superficie, agarra su mochila y la levanta.
Para probar qué tan apretadas estaban las mochilas, los investigadores las llenaron con nanopartículas magnéticas, las cargaron en las células inmunes y las colocaron cerca de un imán. Bajo un microscopio, se podía ver a las células migrando hacia el imán, arrastradas por sus mochilas, que permanecían firmemente ancladas en su lugar.
Por lo general, las partículas incorporadas en la superficie de una célula se internalizan en cuestión de segundos, dice Mauro Ferrari , director de la división de nanomedicina de la Universidad de Texas, que no participó en el trabajo. El hecho de que esta cosa permanezca allí por más de segundos es notable, dice.
Sailor advierte que si bien la tecnología es prometedora, el verdadero desafío será lograr que funcione dentro del cuerpo. No hay forma de saber en esta etapa cómo les iría a las células que llevan la mochila mientras circulan en el torrente sanguíneo. Pueden engullir o arrojar sus mochilas, o alojarse en espacios reducidos. Los estudios iniciales sugieren que las mochilas no representan ningún peligro para la salud de las células inmunitarias, pero se necesita mucho más trabajo antes de que se pueda probar el sistema dentro de un animal vivo, dice Rubner.
Cuando lleguen al punto de las pruebas en animales, los investigadores planean comenzar cargando las mochilas con una sustancia rastreable, tal vez las nanopartículas magnéticas, que pueden ser captadas por resonancia magnética, o quizás moléculas fluorescentes. Eso permitirá al equipo determinar cómo migran las células y si alcanzan los objetivos deseados.
Finalmente, Rubner y sus colegas imaginan usar las mochilas para terapias que reorganicen el propio sistema inmunológico del cuerpo para atacar el tejido enfermo o canceroso. Por ejemplo, las células inmunes podrían eliminarse del torrente sanguíneo, equiparse con mochilas, activarse para ubicarse en un tumor y devolverse al cuerpo. Allí, entregarían su carga, ya sea un agente de imágenes o un fármaco quimioterapéutico, directamente al tumor, evitando que los tejidos sanos se expongan a la carga útil tóxica.
Inicialmente, los investigadores esperaban que cada mochila se adhiriera uniformemente a la superficie de su celda portadora, al igual que una curita. En cambio, los parches parecían pegarse firmemente en un lugar, con el resto colgando, algo así como una mochila real, que se ancla solo en los hombros, dice Rubner. Este fenómeno inesperado en realidad podría ser útil, dice. Las células inmunes necesitan pasar a través de aberturas estrechas en el cuerpo; un paquete enyesado podría hacer que las células fueran menos flexibles, mientras que un paquete colgante podría ser atravesado.
En su mayor parte, las celdas y las mochilas estaban conectadas en una proporción de uno a uno. Pero ocasionalmente, bajo ciertas condiciones, se formaron grupos gigantes de células agregadas y mochilas. Debido a que las mochilas no quedaron planas contra las celdas, más de una celda podría adherirse a un solo parche, o más de un parche podría adherirse a una celda. Rubner espera que su equipo pueda aprender a manipular este proceso, quizás sirviendo como base para la ingeniería de tejidos de abajo hacia arriba.
Este es un nuevo enfoque, dice Rubner. Hay mucha flexibilidad en lo que puede hacer con él, y esperamos que la flexibilidad se convierta en algo que tendrá un gran valor para la sociedad.
Pero eso llevará un tiempo, agrega.