Robots para combatir el cáncer, trampas para detener virus y estructuras que pueden ayudar a regenerar nervios; se trata de proyectos de nanotecnología que se encuentran en desarrollo.

Submarinos en las venas
En 1966, en la película Viaje Fantástico, un equipo científico miniaturizó a un enorme submarino a un tamaño tan pequeño que pudieron inyectarle en el flujo sanguíneo de un paciente. Una vez dentro, el vehículo usó sus armas láser para realizar una delicada operación cerebral.

Ese viaje fantástico ya casi es una realidad. Aunque la ciencia no tiene un rayo empequeñecedor, sí puede hacer máquinas de milésimas de milímetro. La medicina es una de las áreas donde más destacan estas diminutas máquinas, capaces de realizar reparaciones a nivel celular.

Bradley J. Nelson, del instituto Suizo de Tecnología en Zurich, está entre los científicos que trabajan en el desarrollo de robots inyectables. El científico, que desarrolla sistemas de micro-locomoción, espera que sus microrrobots sean usados en cirugías mínimamente invasivas. Las microagujas, microbombas, y los sensores químicos ya están disponibles, y sólo es cuestión de conjuntarlos en una máquina única para arrancar la era de la neurocirugía.

"Habrá a bordo mecanismos de tecnología micro-electro-mecánica como micro-agujas, micro-bombas, y los sensores químicos y mecánicos necesarios para una variedad de tareas quirúrgicas y de diagnóstico", describe un reporte publicado por el Instituto. "Las posibles áreas de aplicación para estos micro-robots incluyen a la cirugía y el diagnóstico intraocular, cardiovascular y del oído interno".

Los diminutos mecanismos diseñados por el equipo de Nelson son monitoreados por medio de sistemas de resonancia magnética, y de hecho aprovechan las enormes fuerzas magnéticas producidas por este mecanismo para generar su propio movimiento. El campo magnético activa las nano-hélices del dispositivo, que actúan de una forma muy similar a la de los flagelos bacteriales. De esta forma se elimina la necesidad de usar baterías, que terminarían aumentando el tamaño del dispositivo.

Andamios curativos
La nanotecnología médica no solamente trata de robots. Las nano-estructuras médicas son sistemas no curan al organismo por si mismas, pero le dan al cuerpo los elementos que necesita para curarse solo.

Muchos problemas graves ocurren cuando un nervio se secciona, desde la pérdida de la vista hasta la parálisis. Por eso, bioingenieros del MIT han creado un nano-andamio biodegradable que facilita la reparación del nervio. Una vez implantado el "andamio" en nervios dañados, las neuronas crecen alrededor de la estructura en una imitación microscópica de la forma en que la hiedra crece sobre una pared, y conectan los dos extremos de un metafórico puente roto.

Los investigadores del MIT han usado el sistema de manera exitosa para devolver la vista a varios roedores ciegos.

En el futuro, esta técnica podrá ayudar a los pacientes con lesiones en el cerebro, así como a los que hayan sufrido daño en la columna vertebral y las víctimas de infartos.

"Si logramos reconectar las partes del cerebro que se dañaron tras un infarto, podríamos restaurar el habla de los individuos que pueden entender lo que se les dice pero que han perdido la habilidad de hablar", señaló Rutledge G. Ellis-Behnke, investigador del departamento de ciencias cognitivas y del cerebro del MIT.

"No se trata de restaurar el 100 por ciento de las neuronas dañadas, pero un 20 por ciento o incluso menos puede ser suficiente para restaurar la funcionalidad, y esa es nuestra meta".

En el experimento, que se practicó en hámsters jóvenes y adultos, los investigadores inyectaron partículas auto-ensamblables en el cerebro de los animales. Aunque estas las partículas no crean nuevas neuronas, brindan un ambiente propicio en que las neuronas existentes pueden regenerar sus largos brazos, llamados axones, y restablecer contacto con las neuronas cercanas en un tiempo aproximado de seis semanas.

Adiós al sangrado
Si bien la capacidad de reparar daño neuronal no es nada despreciable, el "andamio" demostró tener aún más capacidades curativas. Durante los experimentos realizados en las cirugías cerebrales los investigadores descubrieron que la sustancia elimina las hemorragias de forma casi inmediata.

Tras ampliar sus investigaciones en colaboración con la Universidad de Hong Kong, los científicos del MIT desarrollaron también una variante del compuesto que crea una red de nanofibras transparentes que detienen el sangrado de una forma instantánea y fomentan la regeneración de los tejidos. Una vez complida su misión el fluido es reabsorbido por el organismo, aportando moléculas que las células pueden usar como "ladrillos" en su reparación.

"Hemos encontrado una forma de detener el sangrado en menos de quince segundos", señaló Rutledge Ellis-Behnke. "Esto podría revolucionar el control de las hemorragias".

Durante sus experimentos en hamsters y ratas, los investigadores del MIT y la HKU aplicaron el liquido transparente sobre heridas de varios tipos de tejidos: Piel, hígado, cerebro, intestino... En casi todos los casos, el fluido detuvo el sangrado inmediatamente.

Los investigadores esperan que el nano-vendaje ofrezca importantes beneficios en la mesa de operaciones. Además de disminuir la necesidad de transfusiones, la reducción del sangrado permitirá que los médicos tengan una mejor visibilidad durante las operaciones.

"La duración de las cirugías podría reducirse potencialmente hasta en un 50 por ciento", dijo Ellis-Behnke.

Ataques nanotecnológicos
A veces la mejor defensa es el ataque. En el caso de la medicina, la mejor curación puede ser atacar al elemento invasor.

Es por eso que el Departamento de Materiales Avanzados del MIT está trabajando también en nanopartículas a control remoto que permitirán lanzar un ataque de alta precisión contra los tejidos cancerosos.

El control remoto de dichas partículas permite que liberen su carga de medicamentos únicamente cuando se encuentran en el área a tratar, disminuyendo así los efectos secundarios del tratamiento.

Durante la primera fase del experimento, la doctora Sangeeta Bhatia desarrolló nano-partículas inyectables que tras fluir por el torrente sanguíneo localizaban a los tumores y se adherían a ellos. Las partículas ayudaban a los médicos en la visualización de tumores mediante resonancia magnética.

Una vez que se logró este resultado, el siguiente paso para el equipo fue el de comunicarse con las partículas. Para lograrlo se usó un material con propiedades paramagnéticas: esto es, que generan calor al ser expuestas al magnetismo.

A las partículas, que miden millonésimas de milímetro, se les adjuntaron anclas aún más pequeñas que sujetan diversos medicamentos. Cuando se les expone al magnetismo, el calor generado derrite a los anclajes y libera a las medicinas justo en el área en que son necesarias.

"Nuestra meta es crear nanopartículas multifuncionales que se adhieran al tumor, se acumulen, y ofrezcan un mecanismo remoto de aplicación de medicamentos justo en el área de la enfermedad", dijo Bathia.

'Trampa' para virus
Mientras tanto, en la misma ciudad pero en otra institución, la Universidad de Massachusetts esta desarrollando una nanotrampa que podría resultar crucial en la lucha contra el VIH.

Imagina que estás en una ciudad desconocida, buscando un lugar para comer. El delicioso aroma de la comida te guía a un agradable restaurancito con un tentador menú. Pero al entrar la puerta se cierra tras de ti, y descubres que estas atrapado: El restaurante carece de muebles, de comida... y de puerta de salida.

Eso es precisamente lo que los investigadores de la Universidad de Massachusetts le quieren hacer a los virus, con ayuda de la nanotecnología.

Aunque en la conversación cotidiana no hacemos mucha diferencia entra los virus y las bacterias, las diferencias son significativas y cruciales. Mientras que la bacteria puede reproducirse por si misma (siempre y cuando encuentre alimento), el virus necesita invadir a una célula saludable y "secuestrar" sus mecanismos para la reproducción de ADN.

El doctor Robert W. Finberg encontró que esta estrategia de los virus puede convertirse en su punto debil.

"Los virus intentarán infectar a las células que tienen [a los receptores adecuados], aún si dichas células no son adecuadas para la propagación viral", señala el reporte en que detalla su investigación. "Si la célula con los receptores no puede ayudar a la replicación del virus, entonces el virus se desgastará infructuosamente en un intento de infectarla.

"La idea es, entonces, desarrollar señuelos nanotecnológicos: diminutos cascarones de plástico y magnetita cubiertos de receptores virales. Estos receptores engañarán al virus, haciéndole creer que está atacando a una célula saludable y negándole la posibilidad de propagarse".

Algunos de los virus más agresivos, como el VIH, se caracterizan por su habilidad de mutar para desarrollar resistencia a los nuevos medicamentos. Pero las mutaciones no darán al virus una defensa contra la estrategia de Finberg, por que no podrá distinguir entre las células verdaderas y las nano-trampas: Si muta lo suficiente para que la trampa no le sea tentadora, su misma mutación le impedirá seguir infectando.