Gemelo Revolucionario

Por Academia de Ciencias de China 10 de marzo de 2023

Los micro/nanorobots de levadura utilizan dos motores para autopropulsarse en entornos gastrointestinales intraluminales y extraluminales. Crédito: SIAT

Los micro/nanorobots con capacidades de autopropulsión y navegación han atraído una gran atención en la administración de fármacos y la terapia 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 alcanzar 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 de doble biomotor con autopropulsión y autoadaptación. Capacidades que pueden navegar de forma autónoma a sitios inflamados para proporcionar terapia de inflamación gastrointestinal a través del cambio de enzimas y macrófagos (EMS).

This study was published on February 22 in the journal Science Advances<em>Science Advances</em> is a peer-reviewed, open-access scientific journal that is published by the American Association for the Advancement of Science (AAAS). It was launched in 2015 and covers a wide range of topics in the natural sciences, including biology, chemistry, earth and environmental sciences, materials science, and physics." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Avances de la ciencia.

Entrega EMS de robots TBY para transporte de larga distancia a través de múltiples barreras biológicas. Crédito: SIAT

Los investigadores construyeron el robot TBY mediante la inmovilización asimétrica de glucosa oxidasa y catalasa en la superficie de microcápsulas de levadura empaquetadas con nanopartículas antiinflamatorias. A una concentración de glucosa homogénea, 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 de moco intestinal y luego cruzar la barrera epitelial intestinal mediante transcitosis de células microplásticas. "Descubrimos que los robots TBY penetraron efectivamente la barrera mucosa y mejoraron notablemente su retención intestinal utilizando un motor dual impulsado por enzimas que se mueve hacia el gradiente de glucosa enteral", dijo el profesor CAI.

Después de cambiar in situ al biomotor de macrófagos en las placas de Peyer, los robots TBY migran de forma autónoma a los sitios inflamados del tracto gastrointestinal a través de la entrega de retransmisión de macrófagos guiada por quimiocinas. "Alentadoramente, los robots TBY aumentaron la acumulación de fármacos en el sitio enfermo 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 profesor CAI.

Esta estrategia de entrega de biomotores gemelos 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 enfermedades distantes y profundas.

"La ruta de transporte es similar a la del Servicio de Correo Expreso, que precisamente entrega paquetes a un destino distante utilizando diferentes medios de transporte", dijo el Prof. CAI. 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 autoadaptativos de doble biomotor 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