Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una píldora que libera robots microscópicos, o microrobots, en el colon para tratar la enfermedad inflamatoria intestinal (EII). Los tratamientos experimentales, administrados por vía oral, han tenido éxito en ratones. Redujo significativamente los síntomas de la EII y promovió la curación del tejido dañado del colon sin causar efectos secundarios tóxicos.
El estudio fue publicado el 26 de junio. Robótica científica.
La EII, un trastorno autoinmune caracterizado por una inflamación crónica del intestino, afecta a millones de personas en todo el mundo y provoca dolor abdominal intenso, sangrado rectal, diarrea y pérdida de peso. Ocurre cuando las células inmunes conocidas como macrófagos se vuelven hiperactivas y producen niveles excesivos de proteínas inflamatorias llamadas citocinas proinflamatorias. Estas citocinas, a su vez, se unen a los receptores de los macrófagos, lo que los impulsa a producir más citocinas y, por lo tanto, perpetúan un ciclo de inflamación que conduce a los síntomas debilitantes de la EII.
Ahora, los investigadores han desarrollado un tratamiento que controla con éxito estos niveles de citoquinas. Un equipo dirigido por Liang Fang Zhang y Joseph Wang, ambos profesores del Departamento de Química y Nanoingeniería de la Familia Iso Yufeng Li en UC San Diego, diseñó microrobots que contienen nanopartículas que combaten la inflamación y que están químicamente modificadas por algas verdes adheridas a las células. Las nanopartículas absorben y neutralizan las citoquinas proinflamatorias en el intestino. Mientras tanto, las algas verdes utilizan sus capacidades naturales de natación para distribuir eficientemente nanopartículas en el colon, estimulando la liberación de citoquinas para ayudar a curar el tejido inflamado.
Lo que hace que estas nanopartículas sean tan efectivas es su diseño biomimético. Están hechas de nanopartículas de polímeros biodegradables recubiertas con membranas de células de macrófagos, lo que les permite actuar como señuelos para macrófagos. Estas decocciones se unen naturalmente a las citocinas proinflamatorias sin provocar que produzcan más, rompiendo así el ciclo de inflamación.
“La belleza de este enfoque es que no contiene fármacos: simplemente aprovechamos la membrana celular natural para absorber y neutralizar las citocinas inflamatorias”, afirmó Zhang.
Los investigadores se han asegurado de que sus microrobots biohíbridos cumplan estrictos estándares de seguridad. Las nanopartículas están hechas de materiales biocompatibles y la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. reconoce que las células de algas verdes utilizadas en este estudio son seguras para su uso.
Los microrobots están empaquetados dentro de una cápsula líquida con un recubrimiento que responde al pH. Esta capa persiste en el ambiente ácido del ácido del estómago, pero se disuelve cuando se alcanza el pH neutro del colon. Esto garantiza que los microrobots se liberen selectivamente donde más se necesitan. “Podemos mover el microrobot al sitio enfermo sin afectar otros órganos”, dijo Wang. “De esa manera, podemos reducir la toxicidad”. La cápsula mantiene las algas activas en fase líquida hasta su liberación.
Las cápsulas se administraron por vía oral a ratas infectadas con EII. El tratamiento redujo el sangrado intestinal, mejoró la consistencia de las heces, redujo la pérdida de peso inducida por la EII y redujo la inflamación en el colon, todo ello sin efectos secundarios aparentes.
El equipo de investigación ahora se centra en trasladar su tratamiento con microrobots a estudios clínicos.
Este trabajo cuenta con el apoyo de la Oficina Conjunta de Ciencia y Tecnología para la Defensa Química y Biológica de la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa (HDTRA1-21-1-0010).
