Microalgas como vehículos de transporte de medicamentos. La revolucionaria idea de unos investigadores de la Universidad de California

Simulación Fangyu Zhang, Zhengxing Li

Puede parecer ciencia ficción, o parte del guion de la película Viaje Alucinante (1966), o de la novela homónima posterior de Isaac Asimov, en la que microrrobots inyectados en el torrente sanguíneo podían realizar microcirugías localizadas y otras funciones.

Lo cierto es que se viene experimentando con este tipo de ‘microrrobots’ sintéticos desde hace tiempo para el tratamiento de enfermedades. Si ya la propuesta puede ser revolucionaria, más aún es la de estos nanoingenieros de la Universidad de California, que han utilizado microalgas para llevar a cabo el transporte de medicamentos para combatir enfermedades.

Joseph Wang y colegas han descrito las microalgas ‘nadadoras’ como una excelente opción ya que son biocompatibles y tienen una capacidad de desplazamiento de 200 micrometros por segundo, ocho veces más rápidas que el esperma.

Estos micromotores de microalgas, están ‘producidos’ con Chlamydomonas reinhardtii, un alga unicelular de 10 micrométros de diámetro con una alta capacidad de desplazamiento gracias a sus dos flagelos.

Por el momento, este revolucionario método terapéutico ha sido utilizado en dos estudios con ratones que se han publicado en la revista científica ‘nature materials’ y en ‘Sience Robotics’: uno para tratar una neumonía pulmonar administrando antibióticos; y el otro, en un fármaco de quimioterapia simulado para el tracto gastrointestinal.

Para llevar a cabo los experimentos, unieron nanopartículas de polímero llenas de drogas en la superficie de las algas usando química de clic, el método ganador del Premio Nobel 2022 que usa reacciones rápidas y selectivas para unir moléculas. Las nanopartículas biodegradables están recubiertas con membranas de glóbulos blancos. Al imitar a las células inmunitarias de esta manera, las partículas pueden evadir los ataques del sistema inmunitario del cuerpo y atacar a las bacterias para combatir infecciones.

El equipo inyectó las microalgas con nanopartículas en la tráquea de ratones infectados con neumonía mortal. Las algas se propagaron a través del tejido pulmonar, moviéndose durante al menos 24 horas y liberando antibióticos a medida que se disolvían las partículas de polímero. Todos los ratones tratados con los motores de algas sobrevivieron.

Por el contrario, solo una cuarta parte de los ratones que recibieron nanopartículas solas sobrevivieron y los ratones no tratados murieron en 3 días. Los ratones que recibieron inyecciones intravenosas del fármaco solo, también sobrevivieron, pero necesitaron una dosis 3 000 veces mayor que la terapia con microbots.

El otro estudio del grupo demostró el uso de algas para transportar medicamentos administrados por vía oral a través del estómago y los intestinos. Para ello, los investigadores primero concentraron las algas cargadas de nanopartículas en cápsulas protectoras hechas de un polímero sensible al pH.

Los investigadores utilizaron colorantes fluorescentes y un estimulante de quimioterapia para sus pruebas.

Usar la capacidad de natación natural de las algas como una mejor manera de distribuir medicamentos es una idea novedosa, dice Mark R. Prausnitz, ingeniero químico y biomolecular del Instituto de Tecnología de Georgia. Estos micromotores de algas presentan varias ventajas sobre los microbots anteriores impulsados por motores a base de zinc o magnesio que duran solo unas pocas horas en el tracto gastrointestinal. Mientras tanto, las algas pueden propulsarse durante 24 horas, dice Wang. Además, son biocompatibles.

Se necesitará más trabajo para determinar si los motores de algas pueden mejorar la terapia con medicamentos en un intestino enfermo y expandir el trabajo a animales más grandes y eventualmente a humanos, señala. Pero la administración de fármacos mediante microorganismos tiene una gran ventaja en comparación con los métodos físicos y químicos. “Esto evita la necesidad de instrumentación compleja, fuentes de energía integradas y posible toxicidad”, dice Prausnitz. “La naturaleza nos proporciona células de algas que sirven como robots”.