MPI-IS
Investigadores del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes de Stuttgart han desarrollado un híbrido nanorobots biológicos de microalgas recubriéndolas con un material magnético.
Se espera que el desarrollo sirva para la administración controlada de fármacos en el organismo. En el medio natural, las microalgas unicelulares de 10 micras se mueven con la ayuda de dos flagelos situados delante. Los investigadores se interesaron por cómo cambiaría el movimiento de los microorganismos tras recubrirlos con una fina capa del polímero natural quitosano, que mejora la adherencia
Los científicos decidieron probar cómo tales nanorobots biológicos en espacios estrechos o en un líquido con una densidad similar a la del moco. Resultó que los robots nadadores microscópicos que crearon a base de algas verdes casi no perdieron su movilidad tras recibir una carga adicional en forma de recubrimiento artificial. La velocidad media de sus movimientos era de 115 micrómetros por segundo.
Los directores del proyecto, Birgül Akolpoglu y Saadet Fatma Baltaci, llevan varios años investigando nanorobots biológicos a base de microbios. El movimiento de estas perlas puede controlarse mediante una fina capa de revestimiento magnético. Cuando se sumergen en organismos vivos y se mueven a través de los fluidos allí presentes, pueden utilizarse para la administración selectiva de fármacos.
Los investigadores centraron su atención en las microalgas. Intentaron hacerlas funcionales y controlables con un recubrimiento magnético. El recubrimiento se aplicó en cuestión de minutos. Nueve de cada diez algas fueron recubiertas con éxito con una capa de nanopartículas magnéticas. Las primeras pruebas del biorobot híbrido se realizaron en un líquido con una densidad cercana a la del agua.
Utilizando campos magnéticos externos, pudieron controlar la dirección en la que se movían las microalgas. A continuación, los investigadores hicieron que uno de estos nanorobots se desplazara a lo largo de minúsculos cilindros impresos en 3D, el mayor de los cuales sólo tenía tres veces el tamaño del del propio microbio.
Para comprobar la eficacia del control, los investigadores crearon dos sistemas diferentes: uno con bobinas magnéticas y otro — con imanes permanentes alrededor del microscopio, creando un campo magnético homogéneo y cambiando constantemente su dirección.
«Descubrimos que los biohíbridos de microalgas se mueven por los microcanales impresos en 3D de tres maneras: retrocediendo, avanzando y moviéndose bajo la influencia de imanes. Sin navegación magnética, las algas solían atascarse y volver al principio. Pero con la guía magnética, se movían con más fluidez, evitando los límites. La guía magnética ayudó a los biohíbridos a alinearse con la dirección del campo, lo que demuestra un potencial real de navegación en espacios reducidos — como si les diera un pequeñoGPS», — Birgül Akolpoglu señala.
A continuación, los investigadores utilizaron un líquido de mayor viscosidad e hicieron que los robots microscópicos se movieran por canales estrechos. Según Saadet Baltaci, el objetivo era comprobar cómo se moverían estos nanorobots en un líquido similar a la mucosidad. Observó que la viscosidad afecta al modo en que las microalgas avanzan.
«La mayor viscosidad los ralentiza y cambia su forma de nadar hacia delante. Cuando aplicamos un campo magnético, los nadadores oscilaron y avanzaron en zigzag. Esto pone de relieve cómo el ajuste de la viscosidad y la alineación magnética puede optimizar la navegación de los microrobots en entornos complejos», — añadió Saadet Baltaci.
El artículo se publicó en la revista Matter
Fuente: ScitechDaily