Enjambres de nanobots inteligentes para el futuro de la biomedicina
¿Se puede hacer que los nanobots se muevan colectivamente como las bandadas de pájaros y los bancos de peces? Reproducir la complejidad del movimiento y el comportamiento cooperativo de los sistemas naturales no es sencillo, pero el equipo del proyecto i-NANOSWARMS ha aceptado el reto. El proyecto está desarrollando enjambres de nanobots inteligentes alimentados por enzimas, capaces de propulsarse mediante combustibles biocompatibles y biodisponibles, y también de cooperar, comunicarse e interactuar entre sí y con su entorno. Desde su lanzamiento en 2020, los investigadores de i-NANOSWARMS han estado trabajando en cómo diseñar estos complejos sistemas de enjambre. Han estado explorando cómo hacer que se muevan en tres dimensiones y cómo utilizar reacciones de comunicación para guiarlas a lugares específicos, como ocurre con un proceso llamado «quimiotaxis» en la naturaleza. «Una vez conseguido eso, se pueden prever aplicaciones prácticas en biomedicina», afirma el director del proyecto, Samuel Sánchez, profesor de investigación ICREA del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), que coordina i-NANOSWARMS.
Principales logros
Hasta ahora, el equipo del proyecto ha diseñado con éxito el movimiento colectivo de nanomotores que se mueven en tres dimensiones, imitando la bioconvección. En cuanto a las aplicaciones biomédicas, los enjambres de nanobots son capaces de interactuar con medios complejos como el moco y el líquido sinovial —un líquido espeso que se encuentra entre nuestras articulaciones— para mejorar el transporte de moléculas pequeñas. Los investigadores de i-NANOSWARMS también introdujeron en su trabajo el concepto de estigmergia. Se trata de un mecanismo mediante el cual las hormigas y las termitas se comunican liberando señales químicas que reciben las hormigas y termitas que las siguen. «En este proyecto utilizamos “tropas” que trabajan juntas, donde la primera tropa modifica un medio complejo de alta viscosidad y luego una segunda tropa sigue este camino generado químico-físicamente para transportar eficientemente el principio activo», explica Sánchez. Sin embargo, probablemente el trabajo más impactante llevado a cabo en i-NANOSWARMS hasta la fecha sea la investigación realizada utilizando el comportamiento en enjambre de los nanomotores accionados por ureasa para el cáncer de vejiga. Los notables resultados obtenidos en este campo han convertido al equipo del proyecto en líder en la materia. «Por ejemplo, fuimos los primeros en emplear la monitorización “in vivo” mediante técnicas de imagen médica en enjambres de esos nanobots», observa el investigador. «A partir de eso, logramos una impresionante reducción tumoral en tumores de vejiga en ratones mediante terapia con radionucleidos e inmunoterapia». El siguiente paso para i-NANOSWARMS (Cooperative Intelligence in Swarms of Enzyme-Nanobots) es pasar de los nanomotores inorgánicos utilizados hasta ahora en su trabajo a motores orgánicos y degradables aprobados por la Agencia Europea de Medicamentos y el Organismo para el Control de Alimentos y Medicamentos de Estado Unidos. Se llevarán a cabo investigaciones adicionales sobre la comunicación entre nanobots, con reacciones en cascada para guiarlos, quimiotaxis y otras estrategias de guiado. El equipo también seguirá estudiando distintas técnicas de imagen «in vivo». Hasta la fecha, de i-NANOSWARMS han surgido otros dos proyectos del Consejo Europeo de Investigación: OrthoBots y MucOncoBots. El IBEC también coordina las dos nuevas becas de prueba de concepto. Si quiere que su proyecto financiado con fondos europeos aparezca en la sección «Proyecto del mes», envíenos un correo electrónico a editorial@cordis.europa.eu explicándonos por qué deberíamos elegirlo.