Crean pinzas nanométricas que manipulan objetos microscópicos con precisión

nvestigadores de la Johns Hopkins University, de Estados Unidos, han realizado experimentos con dispositivos del tamaño de una partícula de polvo, con los que se pueden agarrar y quitar células vivas de sitios difíciles de alcanzar, sin necesidad de usar cables eléctricos o baterías.

Estos dispositivos tienen forma de micropinzas, se mueven con imanes y mediante señales térmicas y bioquímicas, y miden aproximadamente la décima parte de un milímetro de diámetro, publica la John Hopkins en un comunicado.

En las pruebas realizadas en laboratorio, los científicos utilizaron las micropinzas para realizar un procedimiento similar al de la biopsia, que consiste en extraer muestras de tejido orgánico para examinarlas en el microscopio.

Nanomáquinas autónomas

En concreto, los investigadores extrajeron muestras de un tejido animal colocado en el extremo de un estrecho tubo.

Según explica el director de esta investigación, el ingeniero David H. Gracias, profesor de química y de ingeniería molecular en la Escuela de Ingeniería Whiting, estas pequeñas herramientas son de bajo coste, y pueden ser dirigidas en masa por productos bioquímicos no tóxicos.

Por eso, y a pesar de que aún requieren de algunos refinamientos antes de poder ser usadas en humanos, suponen un gran paso hacia la creación de herramientas quirúrgicas de escala nanométrica, bioquímicamente sensibles y, quizá, en el futuro, incluso autónomas.

Dichas herramientas ayudarán a los especialistas de la salud a diagnosticar enfermedades y a administrar medicamentos de una forma más eficiente y menos invasiva.

Cómo funcionan

Hoy día, los médicos que deben recoger células o manipular tejidos en el interior del cuerpo de un paciente, a menudo usan micropinzas conectadas a finos cables o tubos. Pero estas conexiones dificultan las exploraciones, en especial en áreas de más difícil acceso o localización, explicaron los científicos en el Journal of the American Chemical Society.

Gracias y sus colaboradores consiguieron eliminar este problema, introduciendo níquel chapado en oro en las micropinzas. De esta forma, éstas pueden ser dirigidas mediante imanes situados fuera del cuerpo.

En las pruebas realizadas con este sistema, los científicos lograron mover así, a distancia, las micropinzas, a lo largo de una relativamente extensa porción de tejido.

Por otro lado, las micropinzas son inducidas a atrapar y extraer células de tejido también "a distancia", mediante su exposición a ciertos productos bioquímicos o a altas temperaturas.

En concreto, el movimiento de cierre de estos dispositivos nanométricos se produce a partir de una capa de metal tensionada, que se mantiene abierta mediante segmentos de un polímero orgánico situado en cada articulación. Existen varias formas de reblandecer el polímero, y liberar así la tensión para cerrar la pinza.

Por ejemplo, se puede cerrar la micropinza aumentando su temperatura por encima de los 40 grados centígrados, al introducirla en una solución cáustica. Los investigadores descubrieron asimismo que algunas soluciones biológicas no tóxicas también pueden debilitar el polímero, y conseguir así que la pinza se cierre sobre su objetivo.

Resultados y posibles aplicaciones

En las pruebas realizadas en el laboratorio, los científicos usaron una micropinza, guiada por un imán, para atrapar y transportar una gota teñida de entre un grupo de gotas incoloras, dentro de una solución acuosa.

Asimismo, el equipo también logró capturar docenas de células de tejido animal, que seguían vivas tras 72 horas, lo que indica que el proceso de captura no las dañó.

Estos resultados demuestran, según los investigadores, que este sistema es viable y presenta un enorme potencial para aplicaciones médicas. Aún quedan algunos pasos para perfeccionarlo, por ejemplo de momento la micropinza sólo puede cerrarse una vez sobre un objetivo y luego no puede ser reactivada para reabrirla y que suelte su contenido, pero su funcionamiento actual resulta prometedor.

Las micropinzas fueron fabricadas con fotolitografía, el mismo proceso que se emplea para fabricar chips informáticos.

En el futuro, cuando estos dispositivos se inserten en el cuerpo y se muevan mediante los imanes, serán vistos por los médicos gracias a las más modernas tecnologías de imágenes, como la MRI o exploración por medio de resonancia magnética. De esta forma, los especialistas podrán guiarlos hacia su objetivo.