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miércoles, 22 de marzo de 2017

Nano robots.Samuel Sanchez



El futuro de la medicina de la mano de los nano-robots


DREAMSTIME EXPANSION

El químico Samuel Sánchez contempla constituir en 2017 una 'start up' con los proyectos de nano-robots en los que trabaja en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña.
Limpiar con nano-robots en forma de tubo y del tamaño de una bacteria las aguas contaminadas de tanques en países menos desarrollados donde el agua es un bien escaso. Utilizar estos dispositivos microscópicos en forma de esfera -producidos a base de platino, agua oxigenada y enzimas, entre otros-, en el ámbito de la medicina como vehículo de cápsulas que contienen el fármaco de tratamientos contra el cáncer.
Éstos son dos de los proyectos con nano-robots en los que está trabajando el químico Samuel Sánchez Ordoñez (1980) y su equipo en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (Ibec), en Barcelona, donde también es el profesor investigador más joven de los 250 docentes del Icrea, entidad catalana de investigación y estudios avanzados.

Samuel Sánchez en el laboratorio que tiene en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (Ibec) en Barcelona.  EXPANSION
El químico de origen andaluz, reconocido con el Premio Fundación Princesa de Girona a la Investigación Científica 2015, cuenta con el apoyo de la Unión Europea que le otorgó el ERC Starting Grant, valorado en 1,5 millones de euros. Entre los premios que ha recibido está el de innovador de menos de 35 años del año 2014, otorgado por la prestigiosa MIT Technology Review.
"No vamos a limpiar el mar, pero sí un tanque en un lugar donde hay poca agua o las tuberías de casa"
"Ahora hay que trabajar muy duro para demostrar que esto es bueno", explica Sánchez. A corto plazo, el proyecto del agua es comercializable y existen dos empresas interesadas, dice. A su juicio, las ventajas están en que se puede reducir el coste y es posible la producción de masiva de nanorobots.

MEDICINA

En el campo sanitario, el químico tiene claro que "en medicina ya se sabe todo, no vamos a inventar nada nuevo". No obstante, los nano-robots prometen ser el futuro de la medicina. Para Sánchez el objetivo es ir más rápido y actuar de forma más local. Por ello, los nano-robots se inyectarían en el paciente de forma intravenosa o por vía oral.
"En el sector científico hay mucha competencia pero se debería de colaborar más, cada uno debe buscar su nicho"
En este sentido, el siguiente paso sería comprobar que el nano-robot "se puede mover en cualquier cuerpo y hacer pruebas con animales, para comprobar que son compatibles con las personas", argumenta el jefe de grupo de investigación del Max Planck Institute for Intelligent Systems, de Suttgart (Alemania).
El tema legislativo relacionado con los animales o los pasos a seguir en biomedicina son trámites que -a juicio del investigador-, retrasan la evolución de la investigación.
El profesor del Ibec no descartaría trasladarse a otro país si hubiera trabas burocráticas para el desarrollo de su proyecto. "La clave es colaborar", opina Sánchez. Otra de las cuestiones que está en el aire es "ver qué cantidad de fármaco es necesaria que contenga cada cápsula del nano-robot", explica. Además, las cápsulas del nano-robot deben ser de un material biodegradable para que las absorba el cuerpo del paciente una vez realizada su función de trasladar el fármaco, añade.

DE IDEA A EMPRESA

Sánchez ha recibido el interés de empresas farmacéuticas y posibles inversores
Éste es un tema de interés para algunas empresas farmacéuticas, que buscan este tipo de vehículos para trasladar sus medicinas y que se han puesto en contacto con Samuel Sánchez. El investigador trabaja sobre una idea pero de cara al año que viene contempla la posibilidad de crear una empresa. "Hemos recibido propuestas de crear una start up porque sino, no podemos recibir financiación privada", manifiesta. Hasta el momento, el proyecto se financia sólo con fondos europeos. "Tengo dinero para dos años aproximadamente", calcula este investigador.

Los orígenes en el laboratorio del colegio

Samuel Sánchez reconoce que su curiosidad e inquietud por el mundo de los biosensores le viene de pequeño. Todo empezó -recuerda el químico- cuando "a los 14 años, en el colegio, nos llevaron a un laboratorio; quedé impactado con que solo de mezclar determinados líquidos salieran otros de distintos colores", explica. Pese a sacar una mala nota en la selectividad, entró en la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) donde sacó matrícula de honor en el laboratorio. Tras hacer un Erasmus en Holanda y finalizar su doctorado en la UAB, el investigador ha trabajado en el Center for Young Scientists en Nims (Japón), el Institute for Integrative Nanosciences IFW Dresden y también fue seleccionado para participar en el Nobel Laureate Meeting-Chemestry en Lindau (Alemania). "Aprendí muchísimo de lo bueno y de lo malo: ahora sé lo que debo hacer y lo que no", dice Sánchez. El profesor de Icrea hace hincapié en la necesidad de colaborar tras haber vivido la competencia que hay en el sector científico. "Hay gente con falta de confianza y automestima que no te ayudará", dice el investigador. "Hay que colaborar, si eres bueno da igual, cada uno debe de buscar su nicho", argumenta.
http://www.expansion.com/economia-digital/innovacion/2016/04/19/57151870ca4741f32f8b4638.html

http://www.rtve.es/alacarta/videos/tips/jovenestalentos-tips-21sep/3729363/

Samuel Sánchez: "Hemos creado nanorobots que podrían combatir el cáncer desde dentro del cuerpo"


Quien la sigue la consigue, reza el dicho. Y eso es lo que ha hecho el joven investigador de Rubí, de 34 años, Samuel Sánchez. Este doctor en Química por la Universidad Autónoma de Barcelona acaba de ser nombrado como mejor innovador del año, menor de 35 años, por la revista del prestigioso Massachussets Institute of Technology (MIT). Pero claro, antes de llegar hasta aquí ha tenido que recorrer medio mundo para recopilar méritos. Primero se marchó a Japón en busca de oportunidades. Luego vendrían tres años y medio en Dresden, trabajando como jefe de grupo para el Institute for Integrative Nanosciences. Ahora es jefe de grupo independiente del reputado instituto alemán Max Planck.

¿Cómo se siente tras haber sido nombrado mejor innovador del año menor de 35 años por la revista del MIT?

Todavía estoy alucinando. Estar entre los nominados ya fue una gran sorpresa. Cuando llegué, vi que había innovadores que hacen cosas increíbles, que tienen sus propias empresas y que crean otro tipo de tecnología de la que yo hago. Cuando anunciaron que el ganador al innovador del año era yo, pues fue como el reconocimiento al esfuerzo y al trabajo de muchos años. Creo que han valorado la trayectoria, el hecho de haber estado tanto tiempo en el extranjero y trabajar en una disciplina que es muy novedosa, como la nanorobótica.

Lo que hace, a los profanos de la materia, nos parece ciencia ficción. Crear nanorobots capaces de ser introducidos en un cuerpo humano para que algún día puedan navegar por él y liberar fármacos para combatir células cancerígenas suena a imposible...

Lo cierto es que tenemos dos motivaciones: la ciencia ficción y la naturaleza, los motores moleculares –las células que se mueven, los pequeños nadadores-. Queremos hacer cosas muy pequeñas que se muevan y, sobre todo, que puedan hacer algo. Los nanorobots son diminutos artilugios que se mueven por sí mismos en un fluido, que pueden reaccionar a estímulos, que podemos dirigir, pero que una vez que lleguen donde tengan que llegar la idea es que puedan hacer algo provechoso, porque si no, no servirían de nada. Ahora mismo podemos, in vitro, dirigirlos a células cancerígenas, podemos mover otro tipo de células y sacarlas de donde estén, mover fármacos… Hemos creado nanorobots que podrían combatir el cáncer desde dentro del cuerpo.

Increíble…

Pero hay una serie de problemas que tenemos que solventar para que algún día, no muy lejano, todo ello se pueda aplicar en humanos.

El combustible.

Exacto. El que utilizamos ahora es tóxico. Es interesante escuchar diferentes versiones al respecto. Todos los del gremio decimos que es tóxico, pero hay otras personas que defienden que el peróxido, ese es el combustible que usamos, ya lo utilizábamos cuando éramos pequeños para curarnos las heridas, y no pasaba nada. Hay células que se mueren pero otras se curan. Eso pasaría con los nanorobots argumentan. Los dirigiríamos gracias al peróxido hacia las células cancerígenas para curarlas aunque destruiríamos algunas otras del tejido, pero éstas ya se regenerarían. Nosotros, en cambio, creemos que hay que ir con pies de plomo y saber de lo que se habla.

Ahora trabajan en la búsqueda de un combustible alternativo.

Ojalá encontráramos alguno. Buscamos un sustitutivo que ya esté en el cuerpo. Por ejemplo la glucosa.

¿Y cómo consiguen que se desplacen los nanorobots?

Son catalíticos. Lo que hay alrededor del nanorobot, que sería el combustible, el peróxido a día de hoy, reacciona con el chasis del robot generando, en este caso, burbujas, oxígeno. Nuestros nanorobots son como un tubo, como un torpedo. La solución entra, toca las paredes donde tenemos el catalizador, que es platino, creando burbujas de oxígeno que se liberan con bastante potencia hacia un lado, lo que hace que el tubo se propulse hacia el lado opuesto. Eso es una reacción de catalisis.

Asombroso…

Además de tubos, también hacemos partículas esféricas más pequeñas con dos caras diferentes (partículas Janus, como el Dios griego), de forma que la reacción de propulsión tiene lugar en una de ellas (la de atrás) generando oxígeno que impulsa las esferas como pequeñas balas...
Entiendo.
Una vez que se mueven, lo que hacemos nosotros es dirigirlos. Les decimos dónde tienen que ir, de un punto A a un punto B. Eso se puede hacer de distintas maneras. Una es a través del campo magnético. Es como si uno coge el imán de la nevera y lo pone debajo de la solución y empieza a girarlo. A través del microscopio se puede ver cómo los nanorobots giran, se orientan.

Ahí va la pregunta del millón: ¿para cuándo podrían ser aplicables sus nanorobots en humanos?

Te puedo explicar la historia corta y la larga [risas]. Personalmente, creo que en 3 ó 5 años deberíamos empezar a hacer estudios, no todavía en humanos, pero sí en, por ejemplo, animales, algo más real. Pero si hablamos de cuánto tarda un producto farmacéutico en llegar al mercado, pues son veinte años mínimo. Hay que tener paciencia.

Claro.

Pero sí te puedo avanzar que, a pesar de que yo me pongo unos tres años de plazo, en los últimos días he recibido el interés de algunos hospitales para empezar a colaborar en algunos primeros experimentos y posibles proyectos conjuntos.
Buena noticia.

Eso permitiría tener un impacto mayor o bien darnos cuenta de los problemas reales que podríamos encontrar en muestras reales y consecuentemente modificar, si es necesario, algunas cosas en los nanorobots.

Y ahí el asesoramiento médico es clave.

Cada uno llega hasta donde llega. Mis conocimientos son limitados. Primero necesitaría tener un dispositivo que pudiera demostrar que es totalmente biocompatible, que lo podemos dirigir, etc. y luego ya podríamos trabajar con muestras reales, con animales pequeños…

Tengo entendido que también trabajan para resolver, algún día, la infertilidad masculina.

Hace algo más de un año que me fui de Dresden, justo el tiempo que llevo en el Max Planck. Este tema lo está llevando en dicha ciudad alemana la estudiante de doctorado que yo dirigía. Ellos están trabajando en curar, efectivamente, la infertilidad masculina. Pero hay que ser prudentes. Hay otras aplicaciones que quizás tengan un futuro más claro a corto plazo.

Por ejemplo.

Limpiar aguas contaminadas. Ya funciona a escala pequeña y ha tenido mucho impacto. Estamos probando con colorantes ahora mismo, también hacemos pruebas con otros colegas con hidrocarburos y cosas más sólidas, y conseguimos limpiarlo más rápido. Además tiene muchas ventajas.

Pero si quisiéramos limpiar un lago contaminado…

A día de hoy sólo podemos hacerlo a escala pequeña, donde otros métodos no pueden llegar. Pero tiene muchas aplicaciones. Por ejemplo, conductos, tuberías de quirófanos. Podríamos limpiar las bacterias que producen a veces infecciones a los intervenidos. Nuestros nanorobots también tienen fuerza mecánica para rascar de las paredes las capas de bacterias que puedan haberse acumulado.

Estamos hablando todo el rato de artilugios que para verlos hay que utilizar un microscopio óptico. ¿Cómo construir algo tan diminuto?

Te voy a poner otro ejemplo. Son tan pequeños como las bacterias, miden entre cinco y diez micras. Ahora estamos haciendo algunos tan diminutos como los virus, que son del tamaño de decenas de nanómetros. Para hacer los de tamaño de micras, utilizamos fotolitografía, deposición de capas finas y una técnica que llamaos enrollado de capas finas. Imagínate un póster que vas a colgar en la pared.

De acuerdo.

Lo estiras y estiras, le creas un estrés al material y lo enganchas con celo. Imagínate que el celo de la parte de abajo se desengancha. El póster se va a enrollar hacia arriba, ¿verdad?

Cierto.

Pues eso es lo que hacemos nosotros a escala nanométrica. Utilizamos fotolitografía, depositamos las capas pequeñas en forma, por ejemplo, de cuadrado, como si fuera un póster, y le aplicamos un estrés. Al desengancharlos de abajo, se enrollan, y puedes tener muchos, incluso millones en una oblea de silicio. Y puedes controlar el tamaño dependiendo de cómo hagas la máscara, el dibujo que diseñes.

Supongo que haber sido elegido como mejor innovador del año menor de 35 años abre puertas. Sin ir más lejos, tengo entendido que vuelve a Catalunya.

Así es. Ya es oficial. Tendré una plaza de profesor ICREA. Justamente me acaban de confirmar que seré el profesor más joven. Es, sin duda, de lo mejor, una institución muy puntera en Europa. Sólo seremos diez investigadores este año, dos en mi materia. Cada vez es más competitiva. Trabajaré en el IBEC, en el Parc Científic de la Universitat de Barcelona. Estoy muy contento de volver a casa.

¿Se marchó por falta de oportunidades aquí?

Yo pedí una beca Juan de la Cierva y no me la dieron. Había hecho una estancia en Japón antes de acabar el doctorado, en un centro increíble para jóvenes investigadores, y allí me fui. Me estaban dando algo que no existe aquí, en Europa. Una plaza para 12 investigadores jóvenes, con el dinero que necesites, el espacio que requieras…

Y se puso a trabajar…

Encontré un artículo que se acababa de publicar. Me puse manos a la obra para llevarlo a cabo y en una semana lo conseguí. Más tarde escribí al profesor Oliver Schmidt, del Institute for Integrative Nanosciences de Dresden, diciéndole que lo que acababa de publicar él yo ya lo podía hacer. Le envié un vídeo con un nanorobot moviéndose. ¿Qué te parece si colaboramos?, le pregunté. Me contestó a la media hora que por supuesto.

Y puso rumbo a Dresden.

Me ofreció en tres semanas una plaza de group leader (jefe de grupo), algo que no me ofrecían en Japón, porque estaba solo. Me estaban dando la oportunidad de trabajar con un grupo, que es como se crece gracias a las colaboraciones. A partir de ahí, mis publicaciones subieron como la espuma.

Y apareció la Unión Europea.

Ahí se torció la cosa.

¿Por qué?

Porque según el contrato yo debía ser el investigador responsable, pero no me lo permitieron. Me dijeron que si aquello era importante para mi carrera, pues que me buscara un lugar en el que me lo dejaran hacer. Tres semanas después volví a hablar con ellos para decirles que ya había encontrado el sitio, nada más y nada menos que el Instituto Max Planck. Creo que se quedaron un poco de piedra [risas].

Y ahora vuelve a casa.

Sí, la transición de Alemania a Barcelona empezará en enero. Ahora tengo personas trabajando allí que no se pueden venir todavía por contrato. Durante el primer semestre del año que viene vendré una vez al mes para empezar a montar el laboratorio, dar charlas, conocer a la gente. También tengo hijos y ahora mismo están en la escuela en Alemania. Ya en julio me trasladaré físicamente
http://www.lavanguardia.com/ciencia/20141120/54419997198/samuel-sanchez-creado-nanorobots-combatir-cancer-dentro-cuerpo.html
http://www.diarideterrassa.es/terrassa/2017/03/03/samuel-sanchez-premio-investigacion-talento-joven/50581.html

Els nanorobots són tan petits que no són complexos”

 “Estem buscant la manera de programar-los perquè vagin a una part del cos en concret per administrar-hi un medicament”

 “Una de les aplicacions més imminents podria ser la depuració d'aigües”


Competitiu i de rècord
Doctorat en química per la UAB, Samuel Sánchez (Terrassa, 1980) és professor Icrea a l'Institut de Bioenginyeria de Catalunya, on lidera el grup de ‘smart nano-biodevices'. Admet que és competitiu i mostra amb orgull el certificat del rècord Guinness pel motor més petit del món.
Samuel Sánchez rebrà avui el Premi Nacional de Recerca al Talent Jove 2016. Després de voltar per mig món, ha aconseguit tornar a casa per dirigir un grup de recerca sobre nano-biorobots erigit en un dels màxims especialistes mundials en aquest camp. El seu equip no para de créixer perquè els resultats no paren d'arribar. Sánchez, destacat fa uns anys pel MIT com un dels millors innovadors de menys de 35 anys, és el creador del motor més petit del món (mil vegades menor que el diàmetre d'un cabell). La intenció és obtenir nanorobots autopropulsats amb unes dimensions d'entre 50 nanòmetres i 50 micres capaços de portar a terme missions complexes.
M'imagino que per crear un motor a escala ‘nano' el primer que hem de fer és oblidar la concepció d'un munt de peces i engranatges acoblats, oi?
Correcte. De fet, ens hem de treure del cap que perquè en diem robot o motor són coses complicades. Són petits nedadors que es basen en reaccions químiques simples que transformen energia que tenen al seu voltant, com ara la glucosa, en moviment. Són com les bacteris, els virus o una cèl·lula que es mou en líquid que no tenen parts articulades ni cargols. Són petites esferes amb una meitat on posem un material catalític que genera una reacció i l'impulsa en un sentit. També ho fem en cilindres en què apliquem aquest producte en l'interior i, per entendre'ns, fan com de tub d'escapament. Els nanomotors són tan petits que no poden ser complexos.
Però sí que ho deu ser l'instrumental per generar-los...
Això també ha anat evolucionant molt. Quan vaig arribar a l'Ibec fa dos anys era amb un sistema de sala neta, i això és molt costós. Ara utilitzem un evaporador de metalls que fa la mida d'una impressora, però també hem après a fer tubs amb electroquímica, que és infinitament més barat i senzill. La clau no és tant tenir una nova tecnologia específica com descobrir els petits trucs que permeten usar aparells que ja teníem per aconseguir fer la síntesi química que ens interessa per a la creació de nanorobots. L'electroquímica fa més de cent anys que s'usa, per exemple per fer monedes, i els evaporadors fa vint anys que serveixen per fer xips. Ara hi hem donat un nou ús molt interessant.
Les aplicacions biomèdiques són un dels usos potencials més interessants. Com es pot programar un nanorobot perquè vagi a determinat lloc del cos i alliberi un fàrmac?
El primer que cal és que el combustible estigui al nostre organisme, i ja em vist que es poden moure amb glucosa i amb urea. Per moure'ls, hi ha diferents possibilitats. La que menys volem utilitzar, tot i que és la més precisa, és amb camps magnètics, aplicant als motors capes magnètiques que es puguin dirigir des de fora amb imants. L'ideal, però, seria que fossin completament autònoms, com les bacteris. Ara ens dirigim cap a això i ja hem demostrat que es poden orientar cap a on hi ha una diferència de concentració d'algun element concret.
El seu grup és un dels pocs que s'hi dediquen al món, i un dels principals. Com treballa?
Tenim diferents línies, des de la més fonamental fins a la més aplicada. M'interessa el balanç, perquè pensar només en aplicacions sense entendre com funciona és un error. Volem saber què passa quan posem milers de robots junts: com interaccionen? També estem treballant a aplicar-los a enzims, i en la neteja d'aigües, capturant bacteris o metalls pesants. En aquest camp trigarem menys a veure-ho.
Aquí la aplicació és mes propera?
Sí, però tenim un problema d'escalabilitat i hem de pensar en sectors on no hi hagi molt volum de líquid, com material de laboratori difícil de netejar o coses similars. En el camp biomèdic avancem a poc a poc. Estem en fase laboratori, encara no ens plantegem la fase animal ni molt menys la clínica. Cal molt temps i recursos.
Creu que la nanorobòtica pot evolucionar fins al punt de generar un centre de referència, com ha estat el cas de l'ICFO amb la fotònica?
Quan em van concedir l'ICREA em van dir que havia de ser un referent i això em va quedar gravat. Sóc molt competitiu i vull demostrar de què sóc capaç. Volen que sigui un refeferent, que sigui dels top de l'institut i del país, i per això estic treballant molt dur. El reconeixement mundial ja el tenim, ara aquests premis ens donen una visibilitat local i nacional que pot fer que més gent s'interessi per aquest camp. Que es consolidi o no dependrà de la finançament que tinguem. Ara tenim vint persones i vam començar fa un any i mig. Estem creixent pràcticament a persona per mes perquè tenim gent molt bona i finançament. Què passarà si no la tenim? passarem a ser menys gent i no podrem ser un referent i atraure talent.
Barcelona potser és un dels millors llocs per fer créixer la nanorobòtica cap al sector bio...
Aquest va ser un dels avantatges clars que vaig veure de tornar a Barcelona. Amb aquest entorn, amb la quantitat de centres i contactes, fins i tot al mateix IBEC, és un bon moment per fer proves i demostrar a hospitals i instituts biotech la viabilitat i aplicacions del que fem. Això accelera molt el procés, perquè als llocs on havia estat abans eren de ciència de materials i ja hi havia molta més distància amb les aplicacions mèdiques.
http://www.elpuntavui.cat/societat/article/15-ciencia/1098503-els-nanorobots-son-tan-petits-que-no-son-complexos.html

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