Viaje al interior del cuerpo

Los amantes del cine de ciencia-ficción habrán visto en la película Yo, robot cómo los buenos desactivaban al malvado superordenador jefe de la rebelión de las máquinas mediante una inyección de nanorrobots. Estos dispositivos del tamaño de algunos virus, lejos de ser una invención cinematográfica, toman forma de realidad en los laboratorios más vanguardistas del mundo y en un futuro todavía sin fecha fija podrían estar circulando por nuestras venas como centinelas encargados de detectar y destruir cualquier tipo de amenaza para el organismo, ya sean células tumorales o virus y bacterias. Otras estirpes de estos minúsculos prodigios podrían ser diseñadas para proporcionar desde la sangre datos continuos sobre los niveles de glucosa de una persona diabética, para desarrollar fármacos en forma de bombas inteligentes que atacan a un solo tipo de células o incluso para crear nanofábricas productoras de vitaminas, hormonas y hasta oxígeno.

En oncología se trata de insertar instrucciones en el dispositivo para que se dirija sólo a la célula tumoral

En España ya se venden nanopartículas programadas para pruebas diagnósticas

Con semejante cartera de potenciales aplicaciones no es extraño que la nanotecnología se haya convertido en uno de los principales focos de la inversión, tanto pública como privada, en sectores tan diversos como la informática o la medicina. Un ejemplo de ello es un plan a cinco años anunciado por el Instituto Nacional del Cáncer de EE UU para desarrollar sus aplicaciones en el diagnóstico y tratamiento de tumores.

En España también hay un creciente interés. Hace tres años se creó en Cataluña una Red de Nanotecnología para aplicaciones en medicina a cuyas reuniones anuales asisten investigadores y empresas. Según uno de los integrantes de la Red, Carlos Serna, profesor de investigación del Instituto de la Ciencia de Material, se ha observado una notable progresión. "Ya hay varias compañías pequeñas que están vendiendo nanopartículas programadas para realizar varias pruebas diagnósticas". El Parque Científico de Barcelona alberga un laboratorio de nanobioingeniería en el que trabajan investigadores de la Universidad de Barcelona y de la Universidad Politécnica, que dispone del complejo utillaje necesario para la fabricación de estructuras nanométricas.

Nano significa mil millonésima de metro y es la escala en la que se mueven algunas moléculas o los virus. En el nanomundo muchos de los materiales que se conocen tienen un comportamiento totalmente diferente, lo que hace que se abra un universo de nuevas posibilidades, aunque este hecho también suscita incertidumbre sobre sus efectos negativos. Uno de los elementos más empleados es el carbono, el más abundante en los organismos vivos. Precisamente a partir de él, investigadores de la Universidad de Illinois (EE UU) han creado estructuras cilíndricas minúsculas, conocidas como nanotubos, a las que han enganchado dos tipos de moléculas de forma que cuando la glucosa se une al dispositivo, éste se ilumina. "Cuanta más glucosa, más brilla el nanotubo", explica Michael Strano, autor principal del trabajo. Los nanosensores se podrían introducir en el organismo y captar sus emisiones mediante un láser de luz infrarroja. La intensidad indicaría los niveles de azúcar.

Una idea similar, pero empleando nanopartículas magnéticas de óxido de hierro con un recubrimiento especial, ha sido empleada por científicos del Hospital General de Massachusetts (EE UU) para localizar metástasis ganglionares en pacientes con diferentes tipos de cáncer. Inyectadas por vía intravenosa, viajan hacía los ganglios linfáticos, una vez allí se recogen sus ondas mediante técnicas de resonancia magnética. La fotografía que se obtiene es distinta según haya o no células tumorales. Ahora, esta información se obtiene mediante cirugía. Pero, además, la técnica proporciona otra opción extraordinaria: con la ayuda de programas informáticos específicos se puede reconstruir en 3-D la imagen de la zona estudiada.

En el capítulo de los tratamientos contra el cáncer es en el que se encuentra el Dorado de las aplicaciones médicas y no sólo por el inmenso horizonte de posibilidades, sino porque algunas de las estrategias están basadas en el empleo de partículas con un baño de oro. En principio, todas las nanoterapias siguen fundamentalmente dos caminos: la bomba por control remoto o la lanzadera de fármacos. En ambos casos, se trata de insertar instrucciones en la estructura de las nanopartículas de forma que se dirijan sólo a las células cancerosas. En general, las órdenes vienen escritas en forma de moléculas que reconocen señales específicas del tumor.

La actividad destructora de las bombas por control remoto depende de una fuente de energía externa que al ser aplicada hace que los minúsculos elementos infiltrados en el tumor aumenten de temperatura y destruyan la masa maligna. En las lanzaderas de fármacos, el principio es más simple: las nanoestructuras llevan como pasajero, en el interior o en la superficie, un fármaco antitumoral que llevan hasta el foco de la enfermedad.

Sobre estas dos modalidades las posibilidades se disparan en la medida que las mentes de los científicos son capaces de idear variantes en los materiales, las forma de reconocimiento o el tratamiento que se aplica. Incluso un equipo australiano está desarrollando un sistema que combina los dos principios. Es una cápsula de plástico recubierta de oro que en su superficie porta un rastreador de células tumorales y en su interior un fármaco. Después de inyectar el preparado, las cápsulas se concentrarán en la zona afectada y en este momento, un disparo de láser desde el exterior desencadena la bomba. El oro se funde y con él el plástico, de modo que el medicamento se libera en el corazón del tumor.

La medicina regenerativa es otro campo abonado para la nanotecnología. "La esperanza es crear materiales sintéticos con el mismo tamaño que los componentes biológicos, pero que evitan los ataques del sistema inmune", explicaba James Baker, fundador del centro de Nanotecnología Biológica de la Universidad de Michigan (EE UU), en un chat organizado por la revista Science. Un ejemplo del potencial son los sistemas artificiales de visión que se están desarrollando en la Universidad de California del Sur y que "ofrecen la posibilidad de reemplazar la retina con fotorreceptores artificiales".

En una demostración de creatividad, Robert Freitas, del Instituto para la Producción Molecular (EE UU), ha ideado un dispositivo denominado respirocito que permitiría sustituir a los glóbulos rojos. Según él, este portento podría mantener los niveles de oxígeno necesarios para sobrevivir con el corazón parado durante cuatro horas o correr 15 minutos sin respirar. Por ahora, la única realidad palpable del respirocito es una simulación creada por ordenador que, eso sí, ha ganado un premio.El tiempo juzgará los resultados. "En una ventana de entre 10 y 20 años probablemente veremos las aplicaciones más destacadas", concluye Baker.