Francis en ¡Eureka!: Microbalones de fútbol fabricados por evaporación de gotas coloidales en una microcama de faquir

El titular de esta entrada puede parecer muy rebuscado, pero sigue la línea del artículo técnico “Building micro-soccer-balls with evaporating colloidal fakir drops,” arXiv:1203.4361, enviado primero a Physical Review Letters, pero que ha acabado apareciendo en PNAS, como Álvaro G. Marín et al, “Building microscopic soccer balls with evaporating colloidal fakir drops,” PNAS 109: 16455-16458, October 9, 2012. Álvaro es un físico sevillano que tras obtener su doctorado en el grupo de Antonio Barrero Ripoll (1947-2010), como muchos jóvenes, tuvo que emigrar para continuar su brillante carrera investigadora. Tras tres años en la Univ. de Twente, Holanda, ahora se encuentra en la Univ. Bundeswehr de Múnich, Alemania. Su trabajo en micro- y nano-fluidos es realmente interesante. La sección ¡Eureka! de La Rosa de los Vientos, Onda Cero, de este fin de semana ha estado dedicado a su trabajo. Si te apetece escuchar el audio, sigue este enlace.

Este vídeo muestra la evaporación de una gota coloidal y la formación de un “microbalón de fútbol.” Un agujero en el microbalón muestra el empaquetamiento compacto de las partículas que lo forman, como muestra la fotografía de abajo.

Cuando se habla de nanotecnología, lo primero que debemos recordar es qué es un nanómetro. Un nanómetro (nm) es la milmillonésima parte de un metro. Un nanómetro con respecto a un metro sería como el diámetro de una moneda de un céntimo con respecto al diámetro de la Tierra. El díametro de un átomo se encuentra entre 0,1 y 0,5 nm, lo que quiere decir que en 100 nm caben entre 200 y 1000 átomos (puestos en fila india).

Álvaro y sus colegas han desarrollado un método para fabricar microbolas que puede ser aplicado a la fabricación de nanobolas (con diámetros entre 10 y 100 nm). En mi opinión se trata de un método muy curioso que se basa en la evaporación de gotas de agua que permite la fabricación de nanobolas de fármacos y otras sustancias de interés biomédico. Se disuelve el fármaco en una gota de agua formando un coloide y se coloca la gota encima de una superficie superhidrófuga para que se evapore. La gota no moja absolutamente nada un material superhidrófugo, con lo que mantiene su forma esférica, incluso mientras se evapora (como muestra el vídeo de arriba). Como los fármacos no pueden evaporarse se van acumulando dentro de la gota, acercándose y apilándose como las naranjas en una caja (como muestra la figura de arriba). El resultado es una nanobola compacta cuya forma recuerda (de lejos) a un balón de fútbol pequeñito con caras en forma de pentágonos y hexágonos. Lo curioso de este método es que no hay que hacer nada especial, solo dejar que la gota de agua se evapore por sí misma.

Estos “nanobalones de fútbol” son muy pequeñitos, cómo se manipulan para introducirlos en el cuerpo como medicinas. El trabajo de Álvaro y sus colegas propone la dosificación de fármacos como una aplicación para sus nanobolas. Aunque se me ocurren varias opciones, la más sencilla es formar liposomas artificiales. Los liposomas son pequeñas bolsas (vesículas) dentro de las células cuya membrana está compuestos de una o más capas de lípidos, que son capaces de autoensamblarse. Bastaría sumergir las nanobolas del fármaco en una suspensión acuosa para que los lípidos formen una bolsita que las envuelva. Hoy en día es fácil fabricar nanoliposomas con un diámetro en el rango de 10 a 100 nanómetros. Además, ya se pueden fabricar a escala industrial y con un precio asequible.

¿Para qué pueden servir estos nanoliposomas en biomedicina? Cuando se inyectan liposomas en el cuerpo, por ejemplo por vía intravenosa, la mayoría de los liposomas son fagocitados por las células de defensa de nuestro cuerpo y son transportados por los fagocitos el hígado, el bazo o la médula ósea, donde son digeridos, liberándose los fármacos. Para dirigir los fármacos a otros órganos del cuerpo es necesario evitar la fagotización. Una manera de lograrlo son los nanoliposomas, porque son muy pequeños y pasan desapercibidos a los fagocitos, pudiendo llegar a otros lugares del cuerpo.

¿Cómo sabe un nanoliposoma dónde tiene que liberar un fármaco, es decir, se puede dirigir el fármaco de manera específica a un tumor o a un tipo de célula concreto? La ventaja de los nanoliposomas, y en general de los liposomas artificiales, es que se pueden poner en su membrana marcadores moleculares y anticuerpos específicos contra ciertas células, con lo que se puede dirigir el fármaco directamente hacia el objetivo, como si el liposoma fuera un submarino guiado por el interior del cuerpo.

Todo esto recuerda a la película “viaje fantástico” en al que un submarino recorría el cuerpo humano para curar a una persona. La famosa película “Viaje Fantástico” protagonizada por Raquel Welch y Stephen Boyd en 1966 nos presenta una máquina ultrasecreta del gobierno de EEUU capaz de miniaturizar cosas y personas. Gracias a ella reducen a un tamaño microscópico un submarino llamado Proteus que introducen en el torrente sanguíneo de una persona para localizar y eliminar un coágulo en el cerebro de una persona y salvar su vida. Hoy en día la bionanotecnología permite hacer realidad este sueño utilizando los nanoliposomas y otros nanotransportadores moleculares.

Estas futuras nanopastillas, nanocápsulas de medicamentos, son fascinantes. Sobre todo porque evitan efectos secundarios, permiten ajustar mejor la dosis y mejoran la farmacocinética de su absorción. Muchos de los inconvenientes de los compuestos terapeúticos tradicionales se ven reducidos y/o solucionados.

Lo dicho, si te apetece escuchar el audio de ¡Eureka! sobre estos temas, sigue este enlace.

Más información en Joe Palca, “Fun With Physics: How To Make Tiny Medicine Nanoballs,” NPR, October 10, 2012, y en Tadeu Meniconi, “Cientistas criam ‘bola de futebol’ mais fina que um fio de cabelo. Superfície da ‘suprabola coloidal’ tem gomos como um bola de futebol. Objeto poderia ser aplicado na produção desde remédios até televisores,” G1, Ciência e Saúde, 25 sep. 2012.