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    Bacterias magnéticas como microbombas

    Crédito:Unsplash / CC0 Public Domain

    Los científicos de ETH utilizan bacterias magnéticas para controlar líquidos a nivel micro. Ya están pensando en usarlos en el torrente sanguíneo humano para la administración precisa de medicamentos contra el cáncer a un tumor.

    Los medicamentos contra el cáncer tienen efectos secundarios, así que durante muchos años Los científicos han estado explorando formas de transportar las sustancias activas a un tumor en el cuerpo con la mayor precisión posible. Ese es el único lugar donde las drogas deberían surtir efecto. Un enfoque consiste en inyectarlos en el torrente sanguíneo y controlar su transporte en vasos pequeños en los sitios del tumor alterando localmente el flujo sanguíneo con vehículos diminutos. Los laboratorios de investigación han creado microrobots cuya forma y propulsión están inspiradas en bacterias y que son lo suficientemente pequeños como para insertarse en los vasos sanguíneos. Estos microvehículos se pueden alimentar desde el exterior del cuerpo mediante un campo magnético en movimiento.

    Simone Schürle, profesor del Departamento de Ciencias y Tecnología de la Salud, ahora va un paso más allá:en lugar de microrobots inspirados en bacterias, quiere utilizar bacterias reales que sean magnéticas. Los investigadores descubrieron tales bacterias magnetotácticas en el mar hace 45 años. Estos microorganismos absorben el hierro disuelto en el agua; Los cristales de óxido de hierro se forman en su interior y se alinean en una fila. Como la aguja de una brújula estas bacterias se alinean con el campo magnético de la Tierra para que puedan navegar en el agua de manera dirigida.

    Control preciso con campos magnéticos

    La profesora de ETH Schürle y su equipo investigaron cómo usar un campo magnético para controlar estas bacterias en el laboratorio como una forma de dirigir el flujo de líquidos de manera controlada. En sus experimentos, aplicaron sólo campos magnéticos giratorios relativamente débiles para hacer girar las bacterias en las direcciones deseadas. Y con muchas bacterias en un enjambre resultó posible mover el fluido que los rodeaba. Las bacterias producen un efecto similar al de una microbomba, lo que significa que pueden mover las sustancias activas presentes en el líquido en diferentes direcciones, por ejemplo, del torrente sanguíneo al tejido tumoral. Mediante el uso de campos magnéticos superpuestos que se refuerzan o anulan localmente entre sí, esta actividad de bombeo puede limitarse a una pequeña región con una precisión milimétrica, como ha podido demostrar el equipo de Schürle en simulaciones.

    Es más, el principio se puede poner en práctica fuera del cuerpo para mezclar localmente diferentes líquidos entre sí en recipientes muy pequeños sin tener que fabricar y controlar microbombas mecánicas.

    Vivo o muerto

    Su trabajo se centra principalmente en investigar el enfoque y describir cómo las bacterias pueden controlar el flujo. Antes de que estas bacterias se puedan utilizar en el cuerpo humano, primero se debe investigar su seguridad. Sin embargo, llevar bacterias al cuerpo por razones médicas es un enfoque que la ciencia ya está aplicando bajo el término "terapias vivas, "aunque con otros tipos de bacterias, como E. coli.

    También debería ser posible utilizar bacterias no naturales para futuras aplicaciones médicas. La biología sintética se puede utilizar para construir bacterias que presentan propiedades funcionales optimizadas y son seguras para su uso en el cuerpo humano. por ejemplo, no provocando reacciones alérgicas. Schürle puede concebir tratamientos que utilicen bacterias que mueren antes de que se introduzcan en el cuerpo, así como tratamientos que utilicen bacterias vivas.

    Buen control a través de la autopropulsión.

    También se sabe desde hace varias décadas que ciertos tipos de bacterias anaeróbicas (que no necesitan oxígeno para crecer) se acumulan preferentemente en los tumores de los pacientes con cáncer. En otras palabras, estas bacterias prefieren naturalmente las condiciones de bajo oxígeno en los tumores sobre el resto del cuerpo. Si bien esto se investigó en bacterias distintas de las utilizadas por el equipo de Schürle, La biología sintética podría utilizarse para combinar las ventajas de varias especies bacterianas. Esto podría conducir al desarrollo de bacterias que se acercan al tumor impulsadas por sus propios flagelos (apéndices en forma de látigo) y luego pueden ser transportadas con precisión a las profundidades del tejido tumoral mediante fuerzas magnéticas externas.


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