¡Impresionante! Acabamos de curar a un ratón de neumonía gracias a robots curativos que pronto se usarán en humanos

Por medio de Nature Materials, el pasado 22 de septiembre, un grupo de científicos de la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos) publicaron una nueva investigación que asegura haber curado a un ratón de neumonía con microrobots. Se trata de un enjambre de pequeños robots construidos con células de algas y recubiertos con una capa de nanopartículas antibióticas que se insertan directamente en los pulmones de los roedores. Así, los diminutos robots logran mejorar la penetración de los antibióticos para matar patógenos bacterianos.

Tras publicar los resultados de esta investigación, los expertos apuntan que dichos robots microscópicos también podrán implementarse en los humanos, muy pronto. Con ellos, será posible nadar hacia los pulmones, administrar los médicamente requeridos y curar la neumonía bacteriana que pone la vida en peligro. Antes de eso, para poder validar el tratamiento en las personas, los científicos destacan que deben probarlo en animales más grandes.

Acabamos de curar a un ratón de neumonía con robots

Un conjunto de científicos de la Universidad de California en San Diego y la Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs, han sido pioneros en el desarrollo de microrobots capaces de administrar medicamentos para tratar infecciones bacterianas en el estómago, en la sangre y finalmente, en los pulmones. Consiste en un proyecto liderado por Joseph Wang y Liangfang Zhang, líder mundial en la investigación de nanorobótica y líder mundial en el desarrollo de nanopartículas que imitan células, respectivamente.

Específicamente, el tratamiento de infecciones pulmonares bacterianas es lo último en su línea de trabajo. Dicho proyecto, se basa en microrobots bioinspirados que son capaces de moverse activamente en fluidos biológicos y por sus características dinámicas únicas, han captado una atención considerable para las aplicaciones biomédicas. Así, los investigadores han presentado un enjambre de microrobots que están diseñados para limpiar los pulmones de ratones de una infección de neumonía.

En otras palabras, el equipo utilizó un conjunto de diminutos robots para iniciar un tratamiento de ratones afectados por la bacteria “pseudomonas aeruginosa” que produce una neumonía aguda y fatal. Entonces, a través de un tubo insertado en la tráquea, los científicos administraron los microrobots a los pulmones. Los cuales, tienen forma de cyborg microscópico y están elaborados de células de algas y nanopartículas antibióticas.

El equipo usó células de algas naturales con el objetivo de proporcionar movimiento a los bots, permitiéndoles trasladarse sin problemas hacia los pulmones para llegar a las células bacterianas. Esto es algo que la medicación estándar no puede alcanzar.

Una vez insertaron estos pequeños dispositivos, automáticamente, los mismos viajaron hacia las células bacterianas responsables de la neumonía para matarlas y así, eliminar la infección del órgano efectivamente. De forma sorprendente, dichos microrobots permitieron que la contaminación desapareciera en una semana, por completo. Lo que significa que, el experimento ayudó a que los roedores estuvieran 100% libres de infección en pocos días.

Mientras que los roedores del presente estudio sobrevivieron más de 30 días después de haberse sometido a estos microrobots, los otros ratones que no fueron tratados murieron en solo 3 días.

Esto no es todo, además de acabar con las bacterias, Wang y Zhang también empaquetaron nanopartículas de antibióticos en pequeñas esferas elaboradas de un polímero recubierto con la membrana de los glóbulos blancos, para absorber las moléculas que causan inflamaciones por la presencia de bacterias. Como consecuencia, hallaron que, los microrobots también eliminan cualquier átomo desagradable que haya liberado la bacteria y pueda producir futuros daños, por lo que no solo matan al patógeno invasor.

Así, los autores del estudio han logrado cumplir con su objetivo, el cual consistía en administrar fármacos en partes del cuerpo más complejas y de forma selectiva, para que resultará seguro, biocompatible, fácil y duradero.

Gracias a sus conclusiones, los expertos podrán extender esta investigación para discernir cómo interactúan los microrobots con el sistema inmunitario. De manera que, este proyecto ha sido una prueba de concepto, para así proceder a validar el tratamiento antes de probarlo en animales más grandes y posteriormente, en los seres humanos.

Un método que reduce el uso de antibióticos considerablemente

Una de las conclusiones más relevantes de la presente investigación, radica en que este método basado en diminutos robots para tratar infecciones en los pulmones, minimiza el uso de antibióticos en gran medida. En otras palabras, la principal ventaja de los microrobots en comparación con los antibióticos efectivos, es que reduce la dosis de antibióticos requerida para atrapar células bacterianas y eliminar la neumonía de los ratones.

Específicamente, a modo de comparación, una dosis de microrobots proporcionó 500 nanogramos de antibióticos por ratón, a diferencia de una inyección intravenosa que proporciona 1.644 miligramos de antibióticos por cada ratón.

Por consiguiente, la dosis requerida para tratar la neumonía fue 3.000 veces menor que la cantidad que se necesita para una administración intravenosa. Así, según Wang, estos resultados demuestran cómo la administración dirigida de los medicamentos con el movimiento activo de las microalgas que tienen los pequeños robots, mejora la eficacia terapéutica de una manera sorprendente.

“Con una inyección intravenosa, a veces solo una fracción muy pequeña de antibióticos llega a los pulmones. Por eso muchos tratamientos antibióticos actuales para la neumonía no funcionan tan bien como se necesita, lo que lleva a tasas de mortalidad muy altas en los pacientes más enfermos”.

Victor Nizet, profesor de la Facultad de Medicina y la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas Skaggs de UC San Diego.

En efecto, estos resultados evidencian que los microrobots lograrían mejorar la penetración de los antibióticos potencialmente, para acabar con cualquier patógeno bacteriano presente en los pulmones (o en cualquier otro órgano completo) y así, salvaría la vida de más pacientes en el mundo. Por ende, esperan seguir con las investigaciones para implementar este método en animales más grandes y en un futuro, en los humanos; de forma segura y eficiente.

Aparte de la eficiencia que demuestran los microrobots inducidos por la tráquea, la idea de colocar células de algas en los pulmones no es nada tóxica. Por ello, los científicos resaltan que este enfoque es seguro, ya que después de concluir el tratamiento las células inmunitarias del organismo logran digerir las algas con rapidez, al igual que las nanopartículas restantes. De este modo, aparte de mejorar la salud del paciente, evita que pueda sufrir un efecto colateral.

“Estamos ampliando los límites en el campo de la administración dirigida de medicamentos. Como disminuye sustancialmente la mortalidad animal con una toxicidad insignificante, también podría lograr lo mismo en humanos”.

Liangfang Zhang, autor de la investigación y líder mundial en el desarrollo de nanopartículas que imitan células.