II Carnaval de Biología: Hacia los orgánulos celulares artificiales fabricados con polímeros

Por Francisco R. Villatoro, el 12 marzo, 2011. Categoría(s): Biología • Ciencia • Medicina • Science

Imagina un futuro en el que los médicos introducirán orgánulos artificiales en ciertas células de tu cuerpo capaces de producir medicamentos cuando la célula lo requiera. Ese futuro es aún lejano, pero Shum et al. han publicado en la revista Angewandte Chemie el primer paso hacia la incorporación de orgánulos artificiales en una célula, la fabricación de una jerarquía de cápsulas anidadas cuyas paredes están formadas por pequeños polímeros capaces de almacenar agua en su interior. El siguiente paso será demostrar que estas cápsulas son capaces de atravesar la pared celular e incorporarse al interior de una célula viva como un elemento más de ella. Podría parecer lejano este momento, pero según nos cuentan Takamasa Harada y Dennis E. Discher, “Materials science: Bubble wrap of cell-like aggregates,” Nature 471: 172–173, 10 March 2011, quizás no esté tan lejos. Se han hecho eco del artículo técnico de H. C. Shum, Y.-J. Zhao, S.-H. Kim, and D. A. Weitz, “Multicompartment polymersomes from double emulsions,” Angewandte Chemie International Edition 50: 1648-1651, 2011 [gratis en la web]. Esta entrada participa en la II Edición del Carnaval de Biología, que se celebra durante este mes en el blog La muerte de un ácaro.

Los autores del artículo han utilizado técnicas de formación de burbujas utilizando microfluidos gracias a emulsiones dobles agua-aceite-agua (W/O/W o water-in-oil-in-water). El resultado son gotas de agua rodeadas por aceite que a su vez nadan en una solución de acuosa. El nuevo artículo también ha logrado vesículas multicompartimento que pueden almacenar substancias con una actividad diferente en su interior (tanto múltiples gotas unas dentro de otras, como gotas pegadas a otras  cara con cara); la figura de abajo ilustra estas estructuras que recuerdan a pompas de jabón pegadas unas a otras.

La clave del logro alcanzado está en los ingredientes utilizados para fabricar el aceite, una mezcla de cloroformo y hexano, y las propiedades del copolímero utilizado (un copolímero es un polímero formado por uno o más cadenas de polímeros de diferente composición química que están conectados entre sí). La solubilidad de este copolímero es mayor en uno de los solventes (cloroformo) que en el otro (hexano). Además, su carácter anfifílico (posee dos cadenas poliméricas, una hidrofóbica y otra hidrofílica) hace que forme membranas; estas membranas se cierran encapsulando una gota de agua cuando el cloroformo (que es volátil) se evapora. Como la solubilidad del copolímero en el hexano restante es más baja que en la mezcla cloroformo-hexano original, estas gotas de agua encapsuladas pueden pegarse las unas a las otras y formar cápsulas dobles. El “pegamento” de estas burbujas dobles es bastante fuerte, según los autores.

El copolímero utilizado por los autores es biocompatible (PEG-b-PLA) y está aprobado por la Administración de EE.UU. (US Food and Drug Administration) para su uso como contenedor de medicamentos.  De hecho, el PEG-b-PLA ya ha sido utilizado para la dosificación de terapias basadas en ácidos nucléicos (ARN de interferencia o oligonucleótidos antisentido) tanto a nivel celular como en animales vivos de laboratorio. Por supuesto, todavía quedan muchos problemas por resolver pero el logro de Shum et al. estimulará a muchos grupos de investigación en el desarrollo de aplicaciones biomédicas de estos orgánulos celulares artificiales.



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