‘Tatuajes’ a nanoescala para rastrear la salud de células individuales

Ingenieros han desarrollado tatuajes a nanoescala (puntos y cables que se adhieren a células vivas) en un avance que acerca a los investigadores al seguimiento de la salud de las células individuales.

La nueva tecnología permite por primera vez la colocación de elementos ópticos o electrónicos en células vivas con matrices similares a tatuajes que se adhieren a las células mientras se flexionan y se adaptan a la estructura exterior húmeda y fluida de las células.

“Nos gustaría tener sensores para monitorear y controlar de forma remota el estado de las células individuales y el entorno que rodea a esas células en tiempo real”, dijo David Gracias, profesor de química e ingeniería biomolecular en la Universidad Johns Hopkins que lideró el desarrollo de la tecnología.

“Si tuviéramos tecnologías para rastrear la salud de células aisladas, tal vez podríamos diagnosticar y tratar enfermedades mucho antes y no esperar hasta que todo el órgano esté dañado”.

Gracias, que trabaja en el desarrollo de tecnologías de biosensores que no son tóxicas ni invasivas para el cuerpo, dijo que los tatuajes cierran la brecha entre las células o tejidos vivos y los sensores y materiales electrónicos convencionales.

Son esencialmente como códigos de barras o códigos QR, dijo.

“Estamos hablando de poner algo como un tatuaje electrónico en un objeto vivo diez veces más pequeño que la cabeza de un alfiler”, dijo Gracias.

“Es el primer paso para conectar sensores y componentes electrónicos en células vivas“.

Las estructuras pudieron adherirse a células blandas durante 16 horas incluso cuando las células se movían.

Los investigadores construyeron los tatuajes en forma de matrices con oro, un material conocido por su capacidad para evitar la pérdida o distorsión de la señal en el cableado electrónico.

Unieron las matrices a células que producen y sostienen el tejido en el cuerpo humano, llamadas fibroblastos.

Luego, las matrices se trataron con pegamentos moleculares y se transfirieron a las células utilizando una película de hidrogel de alginato, un laminado similar a un gel que se puede disolver después de que el oro se adhiere a la célula.

El pegamento molecular en la matriz se une a una película secretada por las células llamada matriz extracelular.

Investigaciones anteriores han demostrado cómo usar hidrogeles para pegar nanotecnología en la piel humana y órganos internos de los animales.

Al mostrar cómo adherir nanocables y nanopuntos en células individuales, el equipo de Gracias está abordando el desafío de larga data de hacer que los sensores ópticos y la electrónica sean compatibles con la materia biológica a nivel de una sola célula.

“Hemos demostrado que podemos adjuntar nanopatrones complejos a las células vivas, al tiempo que nos aseguramos de que la célula no muera”, dijo Gracias.

“Es un resultado muy importante que las células puedan vivir y moverse con los tatuajes porque a menudo hay una incompatibilidad significativa entre las células vivas y los métodos que usan los ingenieros para fabricar la electrónica“.

La capacidad del equipo para unir los puntos y los cables en forma de matriz también es crucial.

Para utilizar esta tecnología para rastrear bioinformación, los investigadores deben poder organizar los sensores y el cableado en patrones específicos, no muy diferentes a cómo se organizan en los chips electrónicos.

“Esta es una matriz con un espacio específico“, explicó Gracias, “no un montón de puntos al azar”.

El equipo planea intentar unir nanocircuitos más complejos que puedan permanecer en su lugar durante períodos más largos.

También quieren experimentar con diferentes tipos de células.

Fuente: Rexmolon