Nanorobot modular se autoensambla con 'velcro' de ADN y elimina el 84% de células cancerosas en pruebas de laboratorio

Imagina un robot tan pequeño que puede nadar por tu torrente sanguíneo, autoensamblarse bajo demanda, fabricar un medicamento en el lugar y luego ser recuperado, recargado y reutilizado. Esto ya no es ciencia ficción. Un equipo de la Universidad de Basilea ha construido exactamente eso: un nanorrobot modular y reutilizable que se ensambla mediante un 'velcro molecular' basado en ADN y que ya ha demostrado su capacidad para eliminar células cancerosas en el laboratorio .

Dirigidos por la profesora Dra. Cornelia Palivan, los investigadores diseñaron un nanorrobot que recuerda a un minúsculo cohete lunar. Consta de dos módulos independientes —una unidad de propulsión magnética y una cápsula de carga útil— que se ensamblan de forma autónoma cuando las hebras de ADN complementarias presentes en cada módulo se unen . Este 'velcro' de ADN es programable, lo que permite emparejar, separar y volver a emparejar los módulos según se necesite .

Cómo funciona el nanorrobot

La arquitectura del sistema es deliberadamente simple y altamente adaptable:

• Diseño modular: Dos módulos distintos y reconfigurables: una unidad de propulsión magnética y una cápsula de carga útil .
• 'Velcro molecular' de ADN: Cada módulo porta hebras de ADN complementarias. Cuando se encuentran, las hebras se unen, acoplando los módulos para formar un nanorrobot funcional. Este enlace se puede deshacer, permitiendo la recuperación de los módulos .
• Propulsión magnética: El módulo de propulsión es magnético, lo que permite dirigirlo externamente. Un campo magnético puede guiar al robot hasta un objetivo —como un tumor— y luego recuperarlo para reutilizarlo .
• Cápsula de carga útil: La cápsula alberga cuatro vesículas poliméricas nanométricas, cada una cargada con enzimas. Los sustratos entran a través de poros diminutos, las enzimas los convierten en productos activos y estos se liberan localmente. Las vesículas también pueden abrirse de forma selectiva para liberar compuestos bioactivos .
• Capacidad de anclaje: Biomoléculas adicionales en la cápsula de carga útil permiten que el nanorrobot se adhiera a superficies celulares o materiales específicos .

Resultados de las pruebas con células HeLa

El equipo puso a prueba el nanorrobot contra células cancerosas HeLa, una línea celular humana ampliamente utilizada en la investigación oncológica:

• Los nanorrobots se acumularon en la superficie de las células HeLa, confirmado mediante marcaje fluorescente .
• Equipados con enzimas que producen un fármaco anticancerígeno, los nanorrobots redujeron la viabilidad de las células HeLa al 16% en 72 horas —lo que significa que se eliminó el 84% de las células cancerosas .
• La eficacia proviene de la producción local concentrada del fármaco, directamente en la superficie celular, en lugar de una administración sistémica .

Aplicaciones más amplias y próximos pasos

El diseño modular implica que la plataforma no se limita a la terapia contra el cáncer. Simplemente cambiando la cápsula de carga útil, el mismo nanorrobot puede reutilizarse para funciones completamente diferentes:

• Medicina dirigida: Administrar agentes terapéuticos directamente a tumores o tejidos enfermos, con el módulo magnético permitiendo su recuperación y reutilización .
• Catálisis industrial: Recargar la cápsula con diferentes enzimas para reacciones catalíticas bajo demanda en procesos de fabricación .
• Remediación ambiental: Usos potenciales que incluyen la purificación de agua y la descomposición de contaminantes .
• Reutilización: Los módulos pueden separarse, la cápsula de carga útil recargarse y los módulos recombinarse, todo mientras la unidad de propulsión magnética se recupera y reutiliza .
• Uso en humanos: La aplicación en seres humanos sigue siendo un objetivo a largo plazo, pero la plataforma está diseñada para adaptarse fácilmente simplemente modificando la cápsula de carga útil .

La investigación fue publicada en Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202600079). Se realizó en el marco del Centro Nacional de Competencia en Investigación – Ingeniería de Sistemas Moleculares y el Instituto Suizo de Nanociencia, en colaboración con la Universidad de Heidelberg .