La revolución de las microburbujas
Cada vez son más los científicos que proponen inyectar diminutas pompas en nuestro organismo para distintos fines, desde conseguir ecografías ultradetalladas hasta combatir la proliferación de células cancerosas.
Una técnica innovadora consiste en inyectar diminutas pompas en el cuerpo para fines tan dispares como obtener ecografías superdetalladas y administrar quimioterapia sobre un tumor.
Las emblemáticas imágenes de Humphrey Bogart e Ingrid Bergman tomando champán en Casablanca (Michael Curtiz, 1942) forman parte de la historia del cine. Lo que seguramente no imaginaban sus protagonistas mientras contemplaban extasiados sus copas es que, con burbujas similares, pero mucho más pequeñas que las que estallaban en ellas –de milésimas de milímetro de diámetro–, los médicos podrían llegar a conocer con todo detalle cómo circula la sangre por nuestro organismo. Inyectar microburbujas llenas de gas en el torrente sanguíneo es la mejor opción disponible a fecha de hoy para determinar si la circulación es fluida en el corazón y en algunos órganos muy irrigados, como el hígado. Además, esta técnica permite sondear los capilares más diminutos, donde otras ni siquiera llegan a asomarse.
El fundamento es bastante sencillo. “Debido a la tensión superficial, una microburbuja se comporta dentro de un líquido –puede ser sangre o plasma– como un balón microscópico hinchado a presión”, explica a MUY Alfonso M. Gañán Calvo, catedrático de la Universidad de Sevilla y presidente de la compañía Ingeniatrics.
SI VIBRAN A LA VEZ, GENERAN UN RUIDO QUE SE HACE SENTIR
Cuando se hace oscilar ese líquido, el balón recoge la energía de las vibraciones y resuena a determinadas frecuencias, amplificándolas. “Si contamos con un gran número de microburbujas vibrando a la vez, generamos una especie de ruido muy potente que se siente en las paredes del contenedor del líquido o en cualquier cuerpo deformable que esté en contacto con él”, puntualiza Gañán.
Los médicos pueden usar esta amplificación acústica para obtener ecografías con un altísimo contraste. Así, si algo obstaculiza el tráfico de la sangre, estas ínfimas pompas los ponen rápidamente sobre aviso. Además, permiten detectar si existen zonas demasiado
EL EMPLEO DE MICROPOMPAS CARGADAS DE FÁRMACOS PUEDE ALIVIAR ALGUNOS DE LOS EFECTOS SECUNDARIOS DE LA QUIMIOTERAPIA
irrigadas y llenas de vasos nuevos, algo característico en los tumores que empie
zan a formarse. Un equipo de investigadores de la Universidad de Virginia indica en la revista Circulation que si ese fuera el caso también podrían utilizarse para estimar a qué velocidad crece y vaticinar si hará metástasis. Además, como se trata de una técnica no invasiva, para ponerla en práctica no haría falta que el paciente entrara en quirófano.
El diagnóstico no es el único ámbito donde las microburbujas darán la campanada. Estas también pueden acarrear compuestos con propiedades terapéuticas. Unos científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, en EE. UU., aprovecharon esta capacidad para tratar pacientes con problemas de circulación en sus extremidades. En algunos casos eran tan graves que corrían el riesgo de que les amputaran parte del pie. Sin embargo, los médicos introdujeron en su sangre células madre de la médula ósea a bordo de pompas liliputienses y lograron construir nuevos vasos sanguíneos en las zonas afectadas.
Al ingeniero químico Xu Chenjie, de la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur, se le ocurrió utilizar imanes para guiar las miniburburjas a través de las arterias. En 2016, ideó junto con un grupo de colaboradores unos glóbulos magnéticos que, además de fármacos, llevan acoplados nanopartículas de óxido de hierro. “De esta forma, una vez que se inyectan en la sangre, podemos transportar el medicamento directamente hasta un tumor en unos pocos milisegundos”, aclara Chenjie. Cuando llegan a su destino, se aplican ultrasonidos para que las microburbujas vibren y se sacudan los fármacos que llevan encima, liberándolos solo sobre las células malignas. Con eso se aseguran de que los tejidos sanos no resultan dañados. En el futuro, podría ser una opción para combatir los problemas de anemia, diarrea, caída del cabello, bajada de defensas y hemorragias por falta de plaquetas que acompañan por lo general a los tratamientos de quimioterapia.
PEQUEÑAS BOMBAS QUE LIMPIAN LA ZONA DE POLVO Y MICROBIOS
No obstante, lo más interesante es que esta nueva estrategia facilita que los fármacos accedan a las profundidades del tumor, una zona inaccesible para muchos tratamientos. “Las microburbujas penetran cincuenta capas de células o más, con lo que es casi imposible que alguna de las malignas salga ilesa, algo que sucede de modo habitual en las terapias clásicas”, apunta este experto. Su mayor ventaja es que esto reduce el riesgo de sufrir recaídas.
Pero a pesar de su aparente fragilidad, las microburbujas pueden resultar demoledoras. Tanto que son capaces de hacer añicos las piedras renales que causan los dolorosos cólicos nefríticos o las citadas células tumorales. “Cuando absorben la energía de los ultrasonidos se convierten en una especie de guantes de boxeo con los que es posible golpearlas”, explica Roger Zemp, físico de la Universidad de Alberta (Canadá), en la revista Cancer Research. La clave reside en la capacidad que tienen las burbujas de comprimirse y disminuir su tamaño hasta casi desaparecer. Como consecuencia, al expandirse de nuevo se produce un rebote muy violento, con un
pulso de presión corto pero muy intenso que puede destruir lo que está a su alrededor. “Las microburbujas son suaves y deformables, pero si se someten a una gran distorsión crean ondas de presión capaces de acabar con trombos e incluso masas tumorales”, puntualiza a MUY Sunghwan Jung, experto en ingeniería mecánica del Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia. “Pensemos en cómo un cantante de ópera puede romper una copa solo con las vibraciones de su voz. Pese a que sus cuerdas vocales son flexibles –un tejido blando–, crean fuerzas lo bastante potentes para hacer estallar un cristal”, añade Jung.
Para tratar de entender este fenómeno, Jung instaló en su laboratorio unas videocámaras de alta velocidad. Así comprobó que en los tres milisegundos que dura el colapso de las microburbujas, estas atraen hacia sí todo el material que las rodea. “En esencia, funcionan como los agujeros negros”, recalca este ingeniero.
Esta capacidad de succión las convierte, además, en el limpiador más ecológico conocido. De hecho, Jung y otros expertos se muestran partidarios de dejar a un lado los productos químicos que suelen usarse en la limpieza industrial y aprovechar el enorme poder destructivo de las microburbujas. También podrían utilizarse para eliminar el polvo o los microbios asentados en la superficie de algunas frutas o para destrozar las bacterias de las aguas residuales. Al fin y al cabo, la fuerza mecánica que emplean resulta inocua.
MIL Y UNA APLICACIONES EN EL SECTOR DE LA ALIMENTACIÓN
En la industria alimentaria, muchos productos se hierven para eliminar el agua que contienen por evaporación, pero eso implica calentar toda la mezcla y, a menudo, perder nutrientes y moléculas aromáticas. Por eso, cuando Will Zimmerman, ingeniero biológico de la Universidad de Sheffield (Reino Unido), y sus colaboradores demostraron que se pueden usar diminutas pompas para conseguir los mismos resultados sin necesidad de hervirla, se desató una oleada de entusiasmo en el sector.
De momento, este avance se ha empleado para separar el agua del suero, pero pronto podría aplicarse en la fabricación de mantequillas y otros productos lácteos, en la producción de zumos y extractos de café –que no perderían ni un ápice de su aroma– o incluso para secar las pastillas de concentrado de caldo de pollo o carne con las que se da sabor a algunos guisos.