Esponjas magnéticas, nueva forma de trasportar células, medicamentos y proteínas

Ingenieros de las Universidades de Duke y Harvard han desarrollado esponjas magnéticas que una vez implantadas en un paciente pueden ser estimuladas magnéticamente para liberar células, proteínas, medicamentos, u otros agentes. El equipo integrado por Xuanhe Zhaoa,b, Jaeyun Kimb, Christine A. Cezarb, Nathaniel Huebschb,c, Kangwon Leeb,Kamal Bouhadird, y David J. Mooneyb ha trabajado con un novedoso material denominado Ferrogel Macroporoso que tiene la cualidad de ser comprimible hasta un 70% ante la aplicación de un campo magnético.

En la actualidad se utilizan distintos biomateriales porosos en medicina para la regeneración de tejidos y terapia celular, pero son utilizados de manera pasiva: las células y los medicamentos van saliendo de manera progresiva de los mismos, por ósmosis u otros procesos físicos. En cambio el nuevo dispositivo desarrollado en Duke y Harvard tiene un carácter activo, y solo libera su contenido cuando es manipulado desde el exterior, permitiendo así un alto nivel de control sobre el mismo.

El ferrogel macroporoso contiene nanoparticulas magnéticas de hierro que responden ante los campos magnéticos. Posee tambien poros mucho mas grandes que los presentes en otros ferrogeles, esto permite alojar medicamentos, celulas, y otras moleculas complejas en su interior. En la imagen podemos observar una comparación entre el nivel de compresión obtenido por dos tipos de ferrogeles: el nanoporoso (B) y el macroporoso (C). El primero posee un % de compresión bajo, y su estructura sufre fracturas, lo cual torna irreversible a este proceso. El segundo posee un alto % de compresión, y su estructura no sufre daños, por lo que el proceso es reversible y puede volver rápidamente a su estado anterior.

El tamaño de los poros puede ser modelado para adaptarlo a lo que la esponja deba transportar. Los mismos se forman debido a que al congelar un gel, el agua dentro del mismo se cristaliza y lo daña. Controlando la temperatura y el tiempo dicho tamaño puede ser modificado. También se puede alterar el magnetismo del ferrogel. Estas variables permiten un control activo del dispositivo.

Las esponjas magnéticas fueron testeadas con éxito en animales. En esta imagen podemos observar una comparación entre lo que sucede en un espécimen de control sin implante, y lo que ocurre en otro espécimen que ha sido implantado con una esponja magnética. En el primero la estimulación magnética no produce ningún resultado. En la segunda se libera con gran eficiencia su contenido, que para este experimento en particular era de células. El ferrogel esta compuestos por materiales biodegradables, por lo que una vez cumplido su objetivo no es necesaria una intervención quirúrgica para removerlo.

Además de ser utilizado para terapia celular y tratamientos medicamentosos, el ferrogel macroporoso podría utilizarse en biomedicina y otras áreas, como sensor debido a su rápido cambio de volumen ante la presencia de magnetismo. Su aplicación sera de vital importancia para el tratamiento del cáncer, y otras enfermedades donde la aplicación localizada no solo permitirá aumentar el grado de eficiencia del tratamiento sino también reducir los efectos adversos que conllevan la aplicación de tratamientos generalizados como la quimioterapia.

Estos resultados fueron publicados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos el 13 de Diciembre del 2010, y pueden ser consultados aquí.