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Nanotubos de carbono al servicio de la biotecnología

¿Es posible detectar señales de cáncer al mismo tiempo que se están produciendo?

Uno de los mayores retos de la medicina es la intervención precoz: ser capaces de detectar, en tiempo real, cuándo se está produciendo un problema para actuar antes de que la cosa llegue a más. ¿Cómo sería saber al momento que ha comenzado a gestarse un proceso tumoral? Es lo que están a punto de lograr en el Instituto Tecnológico de Massachusetts por medio de sensores de nanotubos insertados bajo la piel, tal y como publica el propio MIT en su web.

Michael Strano y Nicole Iverson dirigen un equipo de Ingeniería química en el MIT que investiga la medición en tiempo real del óxido nítrico, entre otras sustancias, en el organismo. La particularidad de esta molécula es que se produce en los procesos inflamatorios e interviene en la transmisión de órdenes dentro del cerebro y en la coordinación de las funciones del sistema inmune, con lo que la posibilidad de detectar las cantidades más pequeñas de óxido nítrico en células vivas abre la puerta al seguimiento de tumores, enfermedades inflamatorias, rechazo de implantes y trasplantes, entre otras muchas cosas. El sistema creado por estos investigadores utiliza un sensor creado con nanotubos de carbono. El sensor va recubierto de un gel de alginato, un polímero que se encuentra en algunas algas, y se ha implantado con éxito bajo la piel de ratones en laboratorio sin que este se desplace de su sitio y sin perder funcionalidad durante más de un año. Según explica Strano: “Nuestro trabajo proporciona una nueva herramienta para la medición de esta importante molécula, y potencialmente de otras, dentro del propio cuerpo y en tiempo real.”

Una vez implantado el sensor bajo la piel del paciente, se pueden recoger los datos externamente por medio de un dispositivo que emite una luz láser de la banda del infrarrojo cercano, esto es, en la longitud de onda más corta del espectro de los infrarrojos. La señal fluorescente natural que emiten los nanotubos de carbono entonces, contiene toda la información acerca de los niveles de concentración de la molécula en el organismo, así como de las variaciones más sutiles de la misma. Al permanecer en el organismo durante tanto tiempo, permiten realizar un control mucho más exhaustivo de los procesos patológicos.

permite medir lo que pasa dentro del cuerpo en tiempo real

Según los investigadores, estos sensores no sólo pueden ser eficaces en la detección del óxido nítrico. También están trabajando en la adaptación de nanotubos de carbono sensibles a la glucosa, para controlar pacientes diabéticos sin necesidad de realizar pinchazos diarios en los dedos para verificar el nivel de este azúcar en sangre. Existen sensores electroquímicos que se “enganchan” a la piel del paciente diabético, perforándola, con el consiguiente riesgo de infección. El problema de estos sensores electroquímicos es que apenas duran una semana. Si se lograra modificar la sensibilidad de los nanotubos a la glucosa, esto podría acoplarse a una bomba de insulina que administrase la hormona sólo cuando fuese necesario. Otra de las posibilidades que investigan es la sensibilidad de los nanotubos a moléculas de peróxido de hidrógeno (que permite medir la actividad de algunas enzimas y se usa, además, como antiséptico y antibacteriano) y a agentes tóxicos como el gas sarín.

Los nanotubos pueden llegar al interior del cuerpo por dos medios: inyectado en sangre para seguimientos a corto plazo o implantado bajo la piel, lo que permite el control de óxido nítrico en el organismo durante cerca de 400 días, aunque podrían llegar a ser más. La solución inyectable tiene la ventaja de que fluye bien a través del corazón y los pulmones, pero la “desventaja” de que se acumula en el hígado, donde se están recogiendo fundamentalmente los datos sobre procesos inflamatorios. Los investigadores esperan poder hacer que la solución trascienda el nivel hepático y se distribuya por los riñones y el resto del torrente sanguíneo para monitorear el organismo en su conjunto. 

La repercusión de esta investigación podría llevarnos, en un futuro no muy lejano, a tener un control fiable y en tiempo real del desarrollo de tumores, de las reacciones inmunes del organismo ante trasplantes, de procesos alérgicos e inflamatorios, de la reacción ante la implantación de prótesis… Saber lo que está pasando cuando se origina, antes de que sea tarde, antes de que se produzca una reacción fatal, antes de que no sea posible intervenir, antes, antes, antes, cuando las posibilidades de cogerlo a tiempo son todas. ¿Qué tal suena?

 

Foto de apertura: Bryce Wickmark en MIT News. Nanotubos de carbono encapsulados en hidrogel tal y como se presentan antes de ser implantados en un organismo vivo.

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