Los micro/nanorobots de levadura utilizan motores duales para impulsarse en entornos gastrointestinales intraluminales y extraluminales. Crédito: SIAT
Los micro/nanorobots con capacidades autopropulsadas y de navegación han atraído una gran atención en la administración y terapia de fármacos debido a su locomoción controlable en tejidos corporales de difícil acceso.
Sin embargo, el desarrollo de micro/nanorobots autoadaptativos que puedan ajustar sus mecanismos de conducción a través de múltiples barreras biológicas para llegar a lesiones distantes sigue siendo un desafío.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Lintao Cai, del Instituto de Tecnología Avanzada de Shenzhen (SIAT) de la Academia de Ciencias de China, ha desarrollado un micro/nanorobot (TBY-robot) de levadura biomotor dual con capacidades autopropulsadas y autoadaptativas que pueden navegar de forma autónoma a sitios inflamados para proporcionar tratamiento de la inflamación gastrointestinal a través del intercambio de enzimas y macrófagos (EMS).
Este estudio fue publicado el 22 de febrero en la revista Science Advances.
Entrega EMS de robots TBY para transporte de larga distancia a través de múltiples barreras biológicas. Crédito: SIAT
Los investigadores construyeron el robot TBY que inmoviliza de forma asimétrica la glucosa oxidasa y la catalasa en la superficie de microcápsulas de levadura llenas de nanopartículas antiinflamatorias. A una concentración homogénea de glucosa, la distribución de enzimas de Janus puede catalizar la descomposición de la glucosa para generar un gradiente de glucosa local que induce el movimiento autopropulsado del robot TBY.
En presencia de un gradiente de glucosa enteral, los robots TBY orales se mueven hacia el gradiente de glucosa para penetrar la barrera mucosa intestinal y luego cruzar la barrera epitelial intestinal por transcitosis de células microplegadas. “Descubrimos que los robots TBY penetraron efectivamente la barrera mucosa y aumentaron notablemente su retención intestinal utilizando un mecanismo impulsado por enzimas duales que se mueven hacia el gradiente de glucosa enteral”, dijo el Prof. CAÍDAS.
Después de cambiar in situ al biomecanismo de macrófagos en las placas de Peyer, los robots TBY migran de forma autónoma a los sitios inflamados del tracto GI a través de la entrega de retransmisión de macrófagos guiada por quimiocinas. «Alentadoramente, los robots TBY aumentaron la acumulación de fármacos en el sitio de la enfermedad en aproximadamente 1000 veces, atenuando notablemente la inflamación y mejorando la patología de la enfermedad en modelos de colitis y úlceras gástricas en ratones», dijo el Prof. CAÍDAS.
Esta estrategia de entrega de dos biomotores es un proceso impulsado por secuencias que utiliza EMS, con parches de Peyer como estaciones de transferencia. Este proceso puede transportar con precisión la terapia a través de múltiples barreras biológicas a sitios de enfermedad distantes y profundos.
“La ruta de transporte es similar a la del Servicio de Mensajería Expreso, que entrega paquetes con precisión a un destino distante utilizando diferentes medios de transporte”, dijo el Prof. CAÍDAS. Estos robots TBY autoadaptativos representan una estrategia segura y prometedora para el tratamiento de precisión de la inflamación gastrointestinal y otras enfermedades inflamatorias.
Referencia: “Micro/nanorobots biomotores gemelos autoadaptativos que utilizan la activación de enzimas y el relé de macrófagos para la terapia de inflamación gastrointestinal” por Baozhen Zhang, Hong Pan, Ze Chen, Ting Yin, Mingbin Zheng y Lintao Cai, 22 de febrero de 2023, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.adc8978
