Introducir chips en células vivas para su estudio, diagnóstico y tratamiento es un viejo sueño que está cada vez más cerca. Un grupo de investigadores del CSIC ha demostrado, en una serie de experimentos cuyos resultados se publican en la revista Small, que la actual tecnología ya permite crear chips de silicio, más pequeños que células vivas, introducirlos en las mismas e interaccionar con ellas, si bien muchas de las aplicaciones que pueden derivarse de ello aun están lejanas. Y todo ello a un coste relativamente bajo. En el trabajo han participado investigadores de tres institutos: el Instituto de Microelectrónica de Barcelona, el Centro de Investigaciones Biológicas y el Instituto de Investigaciones Químicas y Ambientales de Barcelona.
En el trabajo, liderado por José Antonio Plaza, investigador del Instituto de Microelectrónica de Barcelona, y por Teresa Suárez, del Centro Nacional de Investigaciones Biológicas, los científicos han fabricado chips de unos pocos micrómetros (de 3 micrómetros de diámetro, y un espesor de 0.5 micrómetros), que incorporaban diacetato de fluoresceina (CFDA), una molécula que cuando interacciona con las esterasas intracelulares produce una emisión fluorescente visible a través de microscopio.
Los chips obtenidos fueron introducidos en células humanas HeLa y en células de la ameba unicelular Dictyostelium discoideum, también llamadas Dicty. Los investigadores comprobaron que la mayoría de células seguían vivas siete días después de la introducción del chip y que la molécula CFDA incorporada interaccionaba con la célula, lo que pudo verse gracias a la fluorescencia emitida.
El equipo también ha demostrado que los chips introducidos en las células pueden estar compuestos de diferentes materiales (en su experimento, de polisilicio y de oro) y que pueden incorporar diferentes estructuras mecanizadas nanométricas. Esto último es importante porque gran parte del potencial de los chips de silicio está en la mecanización, que permite fabricar sensores o actuadores tridimensionales. Esta es, además, la gran ventaja de los chips de silicio frente a las nanopartículas, otra de las estrategias innovadoras para estudios y aplicaciones intracelulares.
Así, ilustra José Antonio Plaza, sería posible incorporar en un chip sensores mecánicos, térmicos o magnéticos. O combinar un sensor y un actuador, de forma que el sensor detectara si la célula esta «enferma» y, en función del diagnóstico, el actuador ejecutara su función (dar una sustancia terapéutica, destruir la célula…). Muchos de los dispositivos que actualmente existen en el ámbito de la automoción o la microelectrónica, como los sensores de presión, podrían ser fabricados a menor escala y ser trasladados al ámbito de la biología celular.
Disponible para estudios biológicos
Aunque gran parte de las aplicaciones biomédicas están lejos, la tecnología podría aplicarse de forma más o menos inmediata en estudios de biología celular, un campo en el que es cada vez más relevante estudiar parámetros concretos intracelulares.
Y es que, tal como explican los científicos, las técnicas utilizadas en este experimento para introducir los chips son conocidas y están disponibles en el ámbito de la biología. Para introducir los microchips en las células humanas aplicaron la lipofección, técnica que implica introducir el chip de silicio en un liposoma, que después es incorporado de forma espontánea por la célula. En el caso de las células Dicty, estas fagocitaron directamente los chips cuando se pusieron juntos. Por otro lado, la detección óptica como la que han aplicado los investigadores en su experimento es algo muy habitual en los estudios de biología celular.
El desarrollo de las aplicaciones en el ámbito de la nanomedicina dependerá de los futuros avances tecnológicos encaminados a la fabricación de nanosensores o nanoactuadores funcionales dentro de las células. Así, dicen los investigadores, «nuestro trabajo es un primer paso hacia la obtención de Micro y Nanosistemas intracelulares basados en silicio». En un futuro, novedosos chips intracelulares permitirán el estudio de parámetros intracelulares a nivel de célula única, en vivo y en tiempo real, así como la actuación en una determinada parte de la célula.
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Referencia bibliográfica:
R. Gómez-Martínez, P. Vázquez, M. Duch, A. Muriano, D. Pinacho, N. Sanvicens, F. Sánchez-Baeza, P. Boya, E. J. de la Rosa, J. Esteve. T. Suárez and J.A. Plaza. «Intracellular silicon chips in Living Cells». SMALL, Vol. 6 No.4, pp.499-502, 2010.
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El artículo puede consultarse en Digital CSIC.
Fuente: CSIC
