REVISTA DE INGENIERIA DYNA

La ingeniería de microrrobots médicos vive un momento de inflexión. Un trabajo reciente en Nature Nanotechnology presenta unos **microrrobots** de microburbujas enzimáticas capaces de dirigirse activamente a tumores, ser monitorizados por imagen y liberar su carga terapéutica de forma controlada mediante ultrasonidos focalizados. La propuesta busca superar una de las grandes limitaciones de la nanomedicina clásica: la distribución pasiva e imprecisa de los fármacos antitumorales en el organismo. 

El equipo, liderado por Wei Gao, del Departamento de Ingeniería Médica de Caltech, parte de una idea radicalmente simple: utilizar directamente microburbujas de proteína como plataforma robótica. Mediante la agitación por ultrasonidos de una disolución de albúmina sérica bovina, generan miles de microburbujas recubiertas por una cáscara proteica que actúa simultáneamente como estructura del robot y como agente de contraste para imagen por ultrasonidos. Sobre esta superficie proteica se funcionalizan enzimas y fármacos, convirtiendo cada burbuja en un sistema multifunción de transporte y terapia. 

Los investigadores han construido dos versiones del sistema. En la primera, incorporan nanopartículas magnéticas a las burbujas, lo que permite guiarlas desde el exterior mediante campos magnéticos mientras se monitoriza su posición con ultrasonidos en tiempo real. Esta configuración ofrece un control espacial directo, interesante para escenarios clínicos donde se dispone de equipamiento de imagen avanzado. En la segunda versión, el énfasis se desplaza hacia la autonomía: se añade la enzima catalasa a la superficie, capaz de reaccionar con el peróxido de hidrógeno, una molécula presente en concentraciones elevadas en el microambiente tumoral.

El resultado es un comportamiento quimiotáctico: las microburbujas “leen” el gradiente de peróxido de hidrógeno y se desplazan de forma preferente hacia las zonas de mayor concentración, es decir, hacia el tumor. Desde la perspectiva de la ingeniería de control, el microambiente tumoral pasa a ser la propia señal de guiado, reduciendo la necesidad de sistemas externos complejos de navegación. Esto simplifica el diseño global del sistema y, potencialmente, su traslación futura a entornos clínicos. 

Una vez que las microburbujas alcanzan el tumor, los clínicos pueden aplicar ultrasonidos focalizados para inducir el colapso súbito de la cáscara proteica y de las microburbujas asociadas. Este colapso genera fenómenos de cavitación inercial que, además de liberar la carga de fármaco (por ejemplo, doxorrubicina), producen fuerzas mecánicas capaces de aumentar la penetración del agente terapéutico en el tejido tumoral. En modelos in vivo, los autores muestran una mejora significativa del efecto antitumoral frente a formulaciones convencionales, especialmente en tumores de vejiga.

Desde el punto de vista de la ingeniería, el trabajo destaca por integrar en una sola plataforma requisitos clave: biocompatibilidad, modo de propulsión basado en reacciones enzimáticas, capacidad de imagen de alta calidad y disparo on-demand de la liberación terapéutica mediante ultrasonidos. Todo ello se consigue con un proceso de fabricación relativamente sencillo, alejado de la microfabricación compleja en sala blanca que ha caracterizado generaciones previas de microrrobots biomédicos. 

Para la comunidad de ingeniería, estos microrrobots de microburbujas enzimáticas representan un ejemplo claro de “simplicidad como innovación”: reducir la complejidad estructural y de fabricación, pero aumentar la inteligencia funcional apoyándose en gradientes bioquímicos propios de la enfermedad y en tecnologías clínicas ya consolidadas como la ecografía y los ultrasonidos focalizados. El siguiente reto será escalar estos resultados preclínicos hacia estudios más amplios y evaluar su comportamiento en distintos tipos de tumores y condiciones fisiológicas. 

Fuente:
https://www.caltech.edu/about/news/bubble-bots-simple-biocompatible-microrobots-autonomously-target-tumors