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Derecha: Glóbulos rojos. Crédito: Universidad Estatal de Iowa Imagínese, por ejemplo, que los glóbulos rojos pudiesen transportar todo tipo de cosas -- medicamentos además de oxígeno. Imagínese que la sangre pudiese al mismo tiempo deshidratarse y almacenarse durante meses o incluso años. Los médicos podrían transportarla a los campos de batalla -- o al espacio exterior si hablamos de astronautas. Imagínese que la sangre pudiese usarse para hacer transfusiones sin ningún riesgo de infección del SIDA o cualquier otra enfermedad.
Los Bioingenieros Dan Hammer y Dennis Discher de la Universidad de Pennsylvania, y Frank Bates de la Universidad de Minnesota, han creado un tipo de molécula especial -- un polímero -- que puede fabricar algo muy parecido a una membrana celular, y han podido convertir estas membranas en células artificiales, o Polimerosomas, que son más fuertes y más fácilmente manejables que las células reales. Un polímero es simplemente una cadena de moléculas más pequeñas que se han entrelazado. La celulosa en las plantas y la lana en las ovejas, son polímeros naturales. Podemos encontrar polímeros fabricados por el hombre en muchas formas, desde medias de nylon hasta repuestos para coches o relleno para muebles. Los polímeros empleados en los Polimerosomas son más grandes y pesados que los de las moléculas naturales de las membranas celulares: tienen un peso molecular por encima de 3.600, comparado con un peso aproximado de 750 para los fosfolípidos, las moléculas ácido grasas empleadas por las células.
Arriba: Moléculas de fosfolípidos se unen entre si por los extremos formando una membrana de doble capa. [más información] "Eso fue lo que aprendimos", dice Hammer. "Nos dimos cuenta de que no hay nada que evite que un polímero forme una capa doble, tal y como lo haría un fosfolípido". Las polimerosomas, sin embargo, cuentan con una ventaja enorme: pueden ser controladas. Uniendo moléculas diferentes, los investigadores están aprendiendo a manipular sus características, consiguiendo que hagan cosas que las células biológicas simplemente no pueden hacer. Por ejemplo, las uniones de las Polimerosomas son fuertes. A pesar de que ciertamente, los fosfolípidos de las membranas naturales se unen entre sí, no lo hacen firmemente. Se mueven por los alrededores del interior de la membrana celular y, cuando desaparece la presión del ambiente acuoso, se separan.
Por otra parte, las Polimerosomas pueden diseñarse de modo que se unan unas con otras con mucha firmeza. Sus átomos pueden enlazarse no sólo dentro de un polímero simple, sino también con los átomos de los polímeros cercanos. A esto se le conoce como enlace cruzado, lo cual aumenta enormemente la resistencia de las células artificiales. (Son estos enlaces cruzados los que refuerzan los rizos de las permanentes del salón de belleza lo suficiente como para que mantengan la forma que les da el peinado). De hecho, gracias a los enlaces cruzados y al incremento en la resistencia de los polímeros, resulta mil veces más difícil quebrar a una Polimerosoma que a una célula fosfolípida. "Probablemente la principal ventaja desde el punto de vista de NASA", dice Hammer, "es que una vez que las Polimerosomas han establecido sus enlaces cruzados, las células se hacen lo bastante resistentes como para permitir su deshidratación hasta convertirse en polvo". Se les puede almacenar fácilmente durante un período prolongado y sin ocupar demasiado espacio. En otras palabras, es la forma perfecta de transportar sangre adicional para las emergencias médicas que puedan surgir en los viajes a través de las grandes distancias del espacio exterior. En realidad este fue el uso que él y sus colegas imaginaron inicialmente, afirma Hammer. Pero pronto se dieron cuenta de que las Polimerosomas podrías utilizarse también para el transporte de otras cosas. Hammer explica: Es fácil encapsular varias clases de moléculas mediante Polimerosomas; tales células artificiales podrían ser enviadas a través del cuerpo. Debido a que su membrana exterior consiste en moléculas que no interactúan con las células, las Polimerosomas son invisibles a los ojos del sistema inmunológico. Podrían viajar sin obstáculos a través del torrente sanguíneo.
Derecha: Esta secuencia de fotos microscópicas muestra como una Polimerosoma fuertemente unida mediante enlaces cruzados, puede ser deshidratada (para, por ejemplo, facilitar su almacenamiento y transporte) y rehidratada de nuevo. Crédito: Universidad de Pennsylvania. La palabra clave es "destino". Mediante las Polimerosomas, los médicos no tendrían que inundar el cuerpo entero con medicamentos. Se les podrían marcar objetivos, de modo que fuesen enviados sólo a los lugares donde fuesen necesarios. Medicamentos contra la artritis, por ejemplo, podrían enviarse a los dedos hinchados del paciente, sin el riesgo de causar reacciones en otras partes. Las Polimerosomas podrían transportar compuestos farmacéuticos anticancerígenos directamente hasta el tumor. Podrían incorporar agentes marcadores -- por ejemplo partículas de óxido de hierro -- que pudiesen ser detectadas por monitores de resonancia magnética. Si estas partículas se encapsularan en Polimerosomas diseñadas para adherirse a las células cancerosas, esto permitiría la localización de pequeñas células tumorales que hubiesen migrado a través del cuerpo. Teóricamente, se podrían diseñar Polimerosomas para que transportasen tanto al agente marcador que localizaría el problema, como al medicamento que lo trataría.
Usar materiales fabricados por el hombre para producir células artificiales es un "concepto altamente novedoso". "Creo que NASA vio esto como un material extraordinario, y querían saber lo lejos que llegarían sus implicaciones". Bajo ciertas condiciones, dice, las Polimerosomas adoptan formas que se asemejan a las formas que toman las células biológicas al, por ejemplo, dividirse. Hammer y sus colegas continúan explorando las posibilidades. Están experimentando con diferentes tipos de polímeros, con el fin de averiguar de qué manera las características aprovechables de las células artificiales podrían expandirse. Hammer cree que las aplicaciones más importantes de las Polimerosomas están aún por conocerse. |
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