Las células sintéticas presentan las mismas características que las biológicas, pero, además, pueden transportar fármacos o nanopartículas.
11 de junio de 2020
El hallazgo presenta múltiples aplicaciones en el campo de la biomedicina. En la imagen, ilustración de glóbulos rojos. [iStock/photoman]
A medida que los eritrocitos, también conocidos como hematíes o glóbulos rojos, circulan por todo el organismo liberan el oxígeno que transportan unido a la hemoglobina. Ello, convierte a estas células, con forma de disco bicóncavo, en potenciales vehículos de fármacos o nanopartículas. Sin embargo, la complejidad y fragilidad de las células biológicas limitan la posibilidad de modificarlas con el objeto de aumentar sus funciones.
A fin de solucionar dicho problema, Jeffrey Brinker y su equipo, de la Universidad de Nuevo México, en colaboración con investigadores de la Universidad Tecnológica del Sur de China, emprendieron la tarea de diseñar glóbulos rojos artificiales que presentaran las mismas características y propiedades que los biológicos, además de alguna que otra función adicional.
Según el estudio publicado por la revista ACS Nano, el proceso de síntesis constó de 4 etapas. En primer lugar, los autores recubrieron hematíes humanos, procedentes de donantes, con una fina capa de sílice. Como resultado, obtuvieron moldes, de 10 nanómetros de grosor, de la estructura de los eritrocitos, que reproducían todas sus características internas y externas. A continuación, recubrieron dichos moldes con los polímeros quitosano, presente en las cáscaras de moluscos como las gambas, y alginato, producido por ciertas especies de algas marinas, que dotaron a las células artificiales de elasticidad, una vez disuelta la sílice con ácido fluorhídrico. Finalmente, los científicos revistieron las réplicas con fragmentos de membranas de hematíes biológicos.
La membrana de los eritrocitos contiene varias proteínas que desempeñan un importante papel en la supervivencia de estas células. Por ejemplo, CD47 evita que los macrófagos eliminen a los hematíes, pues permite a las células del sistema inmunitario reconocer a los glóbulos rojos como células propias del organismo. Así pues, la presencia de esta proteína en las células artificiales garantizó su circulación por el sistema cardiovascular sin sufrir ataque alguno por parte de los inmunocitos. Además, los eritrocitos sintéticos también preservaron la expresión y correcta orientación de los antígenos del sistema AB0 y el factor Rh.
Sin embargo, es su característica forma de esfera aplanada con una ligera depresión en el centro, junto con la capacidad para deformarse, la que permite a los glóbulos rojos pasar a través de microcapilares, más pequeños incluso que las propias células, y recuperar su estructura original. Experimentos realizados en ratones demostraron que los hematíes artificiales presentaban dichas propiedades mecánicas, además de confirmar su biocompatibilidad, pues circularon, durante más de 48 horas, por el sistema vivo sin ocasionar la aparición de reacciones adversas o daños en los tejidos.
Pero, ¿conservaron la habilidad para transportar y liberar oxígeno? De acuerdo con los datos, la respuesta parece afirmativa. No obstante, Brinker y sus colaboradores no solo lograron unir hemoglobina a la superficie de los glóbulos rojos sintéticos, sino también fármacos contra el cáncer, nanopartículas magnéticas o agentes de contraste para obtener imágenes mediante resonancia magnética, gracias a las propiedades de los polímeros usados para recubrirlos.
Por último, los científicos también destacan la posibilidad de usar los nuevos eritrocitos sintéticos como biosensores, capaces de detectar toxinas bacterianas y eliminarlas. En un futuro, ahondarán en las múltiples aplicaciones del hallazgo con el objetivo de confirmar su seguridad antes de emplearlo en la práctica clínica.
Marta Pulido Salgado
Referencia: «Biomimetic rebuilding of multifunctional red blood cells: modular design using functional components», de J. Guo et al., en ACSNano, publicado el 11 de mayo de 2020.
Crean glóbulos rojos sintéticos | Actualidad | Investigación y Ciencia (investigacionyciencia.es)
30/06/2021
