Los investigadores de la Universidad John Hopkins han sorprendido a la comunidad científica con una nueva invención que podría revolucionar la medicina moderna. Se trata de un par de nanotubos del tamaño de un cabello humano que están hechos con hebras de ADN.
Para mejorar la administración de fármacos y el tratamiento de pacientes en los hospitales, los expertos necesitan mejorar sus herramientas de trabajo. En esencia, crear materiales cada vez más pequeños para llegar directamente a las células afectadas. Pues bien, pensando en eso este equipo decidió hacer todo un sistema de tuberías microscópicas para poder transportar cualquier sustancia a través de los poros.
¿Cómo funcionan los nanotubos de ADN?
El equipo se inspiró en las tuberías a gran escala para hacer esta pequeña obra de plomería microscópica. Por lo tanto, el funcionamiento es similar al de una tubería de agua: hay un extremo por el que entra el líquido, y otro extremo conectado a una membrana por el que sale.
Pero, aunque suene simple, construir un tubo largo a partir de un poro microscópico no fue una tarea fácil. Mientras más pequeña es la tubería, más endeble es su estructura ante la fuerza del agua (o en este caso de una molécula). Con lo cual los primeros intentos de nanotubos fueron un fracaso.
El equipo se encontró con fugas que no permitían la entrega exitosa de medicamentos, proteínas y moléculas especializadas, hasta que finalmente decidieron utilizar ADN.
Las hebras de ADN usan técnicas de autoensamblaje para mantenerse unidas. Por lo tanto pueden repararse, crecer e incluso conectarse a otras estructuras biomoleculares de forma segura.
Al darse cuenta de esto, los investigadores decidieron hacer nanotubos de ADN, reutilizando partes del código genético como bloques de construcción. Como resultado obtuvieron un sistema de tuberías de aproximadamente siete nanómetros de diámetro, unas dos millones de veces más pequeño que una hormiga, que no tenía ninguna fuga.
“Con tapones especiales de ADN cubrimos el extremo y dejamos caer una solución de moléculas fluorescentes a través del nanotubo para rastrear las fugas. Las moléculas brillantes se deslizaron como agua por un conducto. Ahora podemos llamar a esto un verdadero sistema de plomería”.
Yi Li, ingeniero químico y biomolecular en la Universidad Johns Hopkins
Los nanotubos superan a los nanoporos
Estudios previos ya habían diseñado estructuras similares a los nanotubos de ADN llamadas “nanoporos”. Estos diseños podían imitar el movimiento de la membrana de una célula, pero no eran muy efectivos para transportar sustancias.
La razón de esto es que los nanoporos son tuberías microscópicas mucho más cortas. Por lo tanto, aunque permiten el paso de moléculas a través de los poros, no pueden llegar a las células afectadas. Y mucho menos dirigir el tratamiento dentro de las células, algo que sí pueden hacer los nanotubos de ADN.
Este nuevo invento de la Universidad John Hopkins puede extenderse desde los poros hasta varios centímetros más por debajo de la piel. Además, los investigadores pueden controlar o detener el flujo de fármacos en cualquier momento, usando tapones y válvulas microscópicas. Tal y como sucede con las tuberías convencionales.
Así que podríamos decir que los nanotubos de ADN son como tuberías, y los nanoporos son como accesorios cortos para las tuberías.
Las tuberías microscópicas de ADN podrían tener muchas aplicaciones a futuro
Además de transportar medicamentos, la plomería microscópica podría contribuir al estudio del ADN y sus propiedades.
Los investigadores aseguran que estos nanotubos ayudarán a comprender mejor cómo interactúan las neuronas entre sí. Aunque su principal uso a futuro será contribuir al estudio y el tratamiento de enfermedades como el cáncer.
Referencias:
Dust-Length Pipes Could Deliver Drugs Without Leaks https://www.futurity.org/microscopic-pipes-nanotechnology-drug-delivery-2796
Leakless end-to-end transport of small molecules through micron-length DNA nanochannels https://doi.org/10.1126/sciadv.abq4834
