Simulan en 3D cómo nanobot libera quimioterapia en un capilar sanguíneo

Investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Suemi Rodríguez-Romo (Centro de Investigaciones Teóricas de la FES, Cuautitlán) y Roberto Federico Ortigoza-Dominguez (FES Acatlán), han desarrollado un modelo computacional tridimensional para estudiar la liberación del fármaco Paclitaxel desde un nanobot dentro de un capilar sanguíneo, en presencia de un glóbulo rojo y un tumor.

El estudio, titulado "Model and simulation of Placlitaxel released performed by a nanobot inside a capillary", aborda un problema de gran complejidad: la administración de fármacos en la microcirculación sanguínea.

Los capilares son vasos extremadamente delgados (de 5 a 10 micrómetros de diámetro), por donde solo pueden circular glóbulos rojos y partículas de tamaño nanométrico, como los nanobots.

En estas condiciones, el flujo sanguíneo no se comporta como un fluido común, sino como una suspensión de partículas deformables, lo que requiere métodos de simulación avanzados.

Para resolverlo, los autores emplearon el método de redes de Boltzmann, una técnica computacional especialmente adecuada para modelar fluidos en geometrías complejas y con partículas en suspensión.

En su modelo incluyeron: un glóbulo rojo con forma de paracaídas (una morfología típica que adoptan estos glóbulos al transitar por capilares estrechos), un nanobot esférico de 320 nanómetros de diámetro (similar al tamaño de nanopartículas farmacéuticas comerciales), y un tumor modelado como una obstrucción semielipsoidal adherida a la pared del capilar.

Además, consideraron la difusión y la advección del fármaco, así como la interacción hidrodinámica entre todos los elementos.

Uno de los hallazgos más relevantes reportados por Rodríguez-Romo y Ortigoza-Dominguez es la aparición de pequeños remolinos detrás del glóbulo rojo y alrededor del nanobot y el tumor.

Estos remolinos, que los autores verificaron que no son artefactos numéricos sino fenómenos físicos reales, influyen significativamente en la distribución del Paclitaxel.

En particular, generan zonas de baja concentración del fármaco en la parte posterior del glóbulo rojo, un fenómeno que, según los autores, no había sido descrito previamente en la literatura especializada. Los investigadores señalan que este efecto podría afectar la efectividad del tratamiento al crear regiones del tumor con menor exposición al medicamento, lo que a su vez podría fomentar resistencia celular.
Según los autores, este tipo de simulaciones constituye una herramienta valiosa para optimizar estrategias de administración dirigida de fármacos antes de realizar costosos y complejos experimentos biológicos. La posibilidad de estudiar fenómenos de microhidrodinámica y transporte de fármacos a escalas tan pequeñas, en un entorno completamente controlado, abre la puerta al diseño de terapias más eficaces y con menor impacto en tejidos sanos. Los investigadores concluyen que su modelo, aunque simplificado (considera un solo glóbulo rojo y un nanobot), sienta las bases para estudios posteriores que incluyan interacciones colectivas y efectos de deformabilidad celular, aspectos que planean abordar en trabajos futuros.