Antena intracelular | Noticias de la Ciencia y la Tecnología (Amazings® / NCYT®)


Los científicos han demostrado la funcionalidad de una antena intracelular que es compatible con sistemas biológicos en 3D y puede funcionar de forma inalámbrica en una célula viva.

Este sorprendente avance es el trabajo de un equipo que incluye a Deblina Sarkar y Baju Joy del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en los Estados Unidos.

La nueva antena abre muchas posibilidades en el diagnóstico médico, el tratamiento y otros procesos científicos, ya que la antena tiene el potencial de monitorear e incluso controlar la actividad celular en tiempo real.

La tecnología, denominada Cell Rover por los investigadores, representa la primera demostración de una antena que puede funcionar dentro de una célula y es compatible con sistemas biológicos 3D. Las interfaces bioelectrónicas tradicionales tienen un tamaño de milímetros o incluso centímetros, y no solo son altamente invasivas, sino que tampoco brindan la resolución necesaria para interactuar de forma inalámbrica con células individuales, especialmente considerando que los cambios en una sola célula pueden afectar a todo un organismo.

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La antena desarrollada por el equipo de Sarkar es mucho más pequeña que una célula. De hecho, en la investigación del equipo con ovocitos (una clase de células), la antena representó menos del 0,05 por ciento del volumen de la célula, muy por debajo de un tamaño que podría provocar daño celular.

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Recreación artística del concepto de una antena intracelular que transmite señales. (Ilustración: Jorge Munnshe para NCYT de Amazings)

Las antenas convencionales deben tener un tamaño comparable a la longitud de onda de las ondas electromagnéticas que transmiten y reciben. Estas longitudes de onda son muy largas. Por otro lado, reducir la longitud de las ondas para reducir el tamaño de la antena es contraproducente porque las ondas cortas generan un calor perjudicial para los tejidos vivos.

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Una solución a este dilema se aplica a la nueva antena. Esto convierte las ondas electromagnéticas en ondas acústicas, cuyas longitudes de onda son cinco órdenes de magnitud más cortas que las de las ondas electromagnéticas.

Esta conversión de ondas electromagnéticas en ondas acústicas se logra fabricando las antenas en miniatura con un material magnetoestrictivo. Cuando se aplica un campo magnético a la antena, excitándola y activándola, los dominios magnéticos dentro del material magnetoestrictivo se alinean con el campo y crean tensión en el material, al igual que las piezas de metal entretejidas en tela podrían reaccionar ante un imán fuerte, causándose la tela se deforma.

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Cuando se aplica un campo magnético alterno a la antena, la variación de tensión y tensión (presión) generada en el material crea las ondas acústicas en la antena.

La antena podría usarse para estudiar los conceptos básicos de biología y cómo ocurren los procesos naturales en las células. En lugar de destruir células para estudiar su citoplasma como de costumbre, la antena Cell Rover podría monitorear el crecimiento o la división de una célula y detectar varios químicos y biomoléculas como enzimas o cambios físicos como la presión celular, todo en células vivas y en tiempo real.

Sarkar y sus colegas presentan los detalles técnicos de la antena en la revista Nature Communications bajo el título “Cell Rover: una antena magnetostrictiva miniaturizada para operación inalámbrica en células vivas”. (Fuente: NCYT por Asombrosos)



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