Tatuajes a nanoescala adheridos a células vivas podrían permitir diagnóstico temprano de enfermedades

En un avance innovador, un equipo de ingenieros ha creado tatuajes a nanoescala (puntos y cables microscópicos capaces de adherirse a las células vivas), lo que marca un paso significativo hacia la capacidad de monitorear la salud de las células individuales. Por primera vez, esta novedosa tecnología ofrece la capacidad de colocar componentes ópticos y electrónicos en células vivas utilizando matrices similares a tatuajes. Estas matrices poseen la notable capacidad de adherirse a las células mientras se adaptan de manera flexible a su estructura externa fluida y húmeda.

Investigadores de la Universidad Johns Hopkins (Baltimore, MD, EUA) construyeron estos "tatuajes" en forma de matrices elaboradas con oro, un material reconocido por su capacidad para evitar la pérdida o distorsión de la señal en el cableado electrónico. Estas matrices se adhirieron a fibroblastos, células responsables de generar y mantener el tejido corporal. Para lograr esto, las matrices se trataron con adhesivos moleculares y luego se transfirieron delicadamente a las células utilizando una película de hidrogel de alginato, un laminado similar a un gel adaptable que se puede disolver después de que el oro se adhiere a la célula. El adhesivo molecular de la matriz se une a la matriz extracelular de las células, una película secretada por las células. Investigaciones anteriores habían demostrado cómo los hidrogeles podrían usarse para adherir la nanotecnología a la piel humana y a órganos internos de los animales. Sin embargo, la investigación actual se distingue por mostrar la aplicación de la técnica al unir nanocables y nanopuntos a células individuales. Esto aborda el desafío de larga data de hacer que los sensores ópticos y la electrónica sean compatibles con el material biológico a nivel de una sola célula.

Imagen: Matriz de nanopuntos de oro en una celda de fibroblastos (Fotografía cortesía de la Universidad Johns Hopkins)

Estos "tatuajes", similares a códigos de barras o códigos QR, cierran efectivamente la brecha entre las células vivas o el tejido y los sensores y materiales electrónicos tradicionales. El logro del equipo de investigación en la organización de puntos y cables en un formato de matriz también es vital. Para que esta tecnología se emplee en el seguimiento de la bioinformación, es esencial que los investigadores organicen los sensores y cables en patrones específicos, similar a cómo se organizan en los chips electrónicos. Los objetivos futuros del equipo incluyen unir nanocircuitos más complejos que puedan permanecer adheridos durante períodos más largos y experimentar con varios tipos de células para ampliar las aplicaciones de esta tecnología innovadora.

"Si se imagina adónde irá todo esto en el futuro, 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, quizás podríamos diagnosticar y tratar enfermedades mucho antes y no esperar hasta que todo el órgano esté dañado".

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Universidad Johns Hopkins