La revolución en nanomedicina: los taladros moleculares.

En el año 2016 Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart y Bernard Feringa recibieron el premio Nobel de Química por iniciar un camino sin precedentes en la historia de la tecnología: la construcción de máquinas moleculares. Particularmente Bernad Feringa desarrolló el primer motor molecular en 1999. El motor como puede observarse en la figura consiste en un bis-heliceno conectado por un doble enlace. Cuando se le hace incidir luz visible la energía recibida hace que la molécula superior pueda rotar (rotor) al girar debido a que el doble enlace pasa a simple, mientras la molécula inferior soporta el conjunto (estator). Su velocidad es de 2-3 millones de giros por segundo, el rotor se mueve en una sola dirección cuando se exponen a la luz visible, esto provoca un movimiento de perforación capaz de matar las células al destruir su superficie. Un verdadero taladro molecular eficaz contra las hongos, bacterias (incluso las resistentes a los antibióticos) y las células cancerosas. 

En un artículo publicado el 30 de enero del 2023 en la revista Advanced Science se utilizan estos taladros moleculares para matar hongos que causan el pie de atleta, una persistente infección  que contrae aproximadamente el 70% de las personas  en algún momento de su vida y que podría volverse mucho más fácil de eliminar gracias a los taladros a nanoescala activados por luz visible. Los investigadores unen a la base o estator moléculas para guiar al taladro a un sector específico de las células (figura siguiente), a las mitocondrias. Al apuntar a su destrucción las moléculas interrumpen el metabolismo, lo que resulta en un desequilibrio energético general que conduce a un flujo descontrolado de agua e iones como el calcio hacia la célula, lo que eventualmente las hace explotar.

Una nanomedicina totalmente novedosa sin las contraindicaciones de los fármacos químicos y con posibilidades ilimitadas para destruir en forma específica microorganismos y células malignas.  

Información complementaria:

Video del Premio Nobel Ben Feringa explicando los motores moleculares. 

Visible-Light-Activated Molecular Machines Kill Fungi byNecrosis Following Mitochondrial Dysfunction and CalciumOverload.

Vacunas 3D nanoestructuradas para combatir el cáncer y las enfermedades Infecciosas.

Científicos de la Universidad de Harvard han demostrado que una inyección no quirúrgica de biomaterial programable puede formar espontáneamente en vivo una nanoestructura 3D con posibilidad de ayudar a prevenir el cáncer y también enfermedades infecciosas como el VIH. El artículo “Injectable 3D vaccines could fight cancer and infectious diseases” se publicó el 8 de diciembre de 2014 en la revista Nature Biotechnology. El objetivo del trabajo consiste en crear estructuras 3D como una entrega mínimamente invasiva para enriquecer y activar las células inmunes del huésped y atacar  in vivo a las células dañinas. Las estructuras en forma de varilla, a base de sílice, conocidas como barras de sílice mesoporosas (MSR), se pueden cargar con componentes biológicos y químicos para ser luego entregadas por la aguja justo debajo de la piel. Las nanovarillas se ensamblan espontáneamente en el lugar de la vacunación para formar un andamio tridimensional. Sintetizadas en el laboratorio, las MSR se construyen con agujeros pequeños en su interior, conocidos como nanoporos. Los nanoporos pueden rellenarse con citoquinas específicas, oligonucleótidos, grandes antígenos de proteína, o cualquier variedad de fármacos de interés permitiendo un gran número de posibles combinaciones para tratar una variedad de enfermedades. Cuando los espacios porosos en la estructura formada por las MSR son programados para llenarse con células dendríticas (las células "de vigilancia" que controlan el cuerpo), éstas luego se liberan y desencadenan una respuesta inmune ante una presencia nociva. Hasta ahora, los investigadores, sólo han probado la vacuna 3D en ratones pero con resultados altamente eficaces. Un experimento mostró que el andamio 3D inyectable reclutó y atrajo a millones de células dendríticas en un ratón huésped antes de la dispersión de las células en los ganglios linfáticos  desencadenando una respuesta inmune potente. Las vacunas se pueden fabricar fácil y rápidamente de manera de estar disponibles a la brevedad ante la presencia de una enfermedad infecciosa emergente.

Vacunas 3D micro-nanoestructuradas y programables conteniendo distintos biomateriales para combatir las enfermedades infecciosas y el cáncer, toda una apuesta a un futuro más saludable.