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(noticias nanowerk) Los micronadadores artificiales en espiral con capacidad de cambiar de forma y locomoción adaptativa son prometedores para la medicina de precisión y la cirugía no invasiva. Sin embargo, los métodos de fabricación actuales son lentos y limitados. Una nueva estrategia de procesamiento holográfico giratorio puede generar rápidamente micronadadores helicoidales que responden a estímulos de diferentes tamaños y morfologías. Puede cambiar dinámicamente entre movimientos de volteretas y de sacacorchos. Esto les permitiría navegar por terrenos complejos y lograr la entrega de medicamentos dirigida. Esto es prometedor para diversos tratamientos de precisión y aplicaciones biomédicas.
Los microorganismos como las bacterias y los espermatozoides pueden sufrir cambios de forma adaptativos para optimizar sus mecanismos de locomoción en el medio ambiente, lo que les permite superar barreras complejas y mejorar la supervivencia. Inspirándose en este comportamiento autónomo, se han propuesto microrobots artificiales reconfigurables para lograr capacidades adaptativas similares.
Los micronadadores en forma de hélice son particularmente prometedores para aplicaciones biomédicas debido a su mecanismo de propulsión único. Bajo un campo magnético giratorio, los micronadadores helicoidales pueden cambiar dinámicamente entre movimientos de volteretas y de sacacorchos, lo que les permite navegar por terrenos complejos y lograr la administración específica de fármacos.
![Representación esquemática de la fabricación altamente eficiente de una microhélice que responde a estímulos basada en el método de procesamiento holográfico giratorio.](https://www.nanowerk.com/news2/biotech/id64151_1.jpg)
En un nuevo artículo publicado en Luz: Fabricación Aplicada (“Fabricación rápida de micronadadores helicoidales reconfigurables con locomoción ambientalmente adaptable”), un equipo dirigido por el profesor Jiawen Li de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China ha desarrollado nuevas formas de fabricar micronadadores helicoidales muy pequeños con dimensiones en el rango micrométrico. Esto es importante porque muchas estructuras biológicas, como células, capilares y pliegues en la superficie celular, también son muy pequeñas.
Los micronadadores helicoidales a microescala son herramientas prometedoras para aplicaciones biomédicas como la administración de fármacos y la terapia dirigida. Sin embargo, todavía es necesario superar varios desafíos antes de que estos micronadadores puedan utilizarse ampliamente en la práctica clínica.
Un desafío es la producción de micronadadores helicoidales a microescala. La escritura láser directa de femtosegundos (fs-DLW) es una herramienta poderosa para producir estructuras 3D complejas en alta resolución, pero es un proceso lento e ineficiente. Esto dificulta la producción rápida de grandes cantidades de micronadadores.
Otro desafío es la locomoción adaptativa de los micronadadores en entornos complejos. En el cuerpo, los niveles de pH varían en los diferentes tejidos y existen numerosos microcanales y obstáculos. Los micronadadores deben poder sentir su entorno y ajustar su movimiento en consecuencia para alcanzar su objetivo.
Los investigadores se enfrentan a estos desafíos. Un enfoque es desarrollar nuevos métodos de fabricación que sean más eficientes y escalables que fs-DLW. Otro enfoque es diseñar micronadadores que respondan mejor a los estímulos ambientales y puedan adaptar su locomoción en consecuencia.
![La locomoción adaptativa de un micronadador helicoidal que cambia de forma](https://www.nanowerk.com/news2/biotech/id64151_2.jpg)
En este estudio, los investigadores desarrollaron un nuevo método para producir micronadadores de hidrogel helicoidales dependientes del pH. Este método se llama procesamiento holográfico rotativo y es mucho más rápido que los métodos tradicionales. Puede generar micronadadores en menos de un segundo, aproximadamente cien veces más rápido que la estrategia de escaneo punto por punto.
Los micronadadores están hechos de hidrogel, un material que puede absorber agua. Esto hace que los micronadadores reaccionen a los cambios de pH. Cuando cambia el pH del medio ambiente, los micronadadores cambian de forma. Este cambio de forma permite a los micronadadores moverse de diferentes maneras.
Los micronadadores pueden caer o girar bajo un campo magnético en constante rotación. El tipo de movimiento depende del pH del ambiente. En un ambiente de pH bajo, los micronadadores se contraen y caen. En un ambiente de pH alto, los micronadadores se expanden y giran.
Los investigadores examinaron a los micronadadores en diferentes condiciones y descubrieron que podían atravesar áreas complejas y administrar medicamentos a las células objetivo. Esto sugiere que el procesamiento holográfico rotatorio es un método prometedor para producir micronadadores para aplicaciones biomédicas.
Esta investigación sugiere que el procesamiento holográfico rotatorio es un nuevo método prometedor para producir micronadadores para aplicaciones biomédicas. Los micronadadores son rápidos, reconfigurables y capaces de navegar en entornos complejos. Esto los hace ideales para tareas de terapia celular y administración dirigida de fármacos.
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