El parche de nanoagujas que podrían sustituir a las dolorosas biopsias para detectar el cáncer
Un parche con millones de nanoagujas permite diagnosticar cáncer y otras enfermedades, como el alzhéimer, sin dolor, sin bisturí y en tiempo real. Así es la medicina personalizada del futuro.
Por Enrique Coperías
El parche con nanaagujas (arriba, en verde) ofrece una alternativa indolora y menos invasiva para millones de pacientes de todo el mundo que se someten cada año a biopsias para detectar y controlar enfermedades como el cáncer y el alzhéimer. Cortesía: Chippani/King's College London
En un avance revolucionario que promete transformar los diagnósticos médicos, científicos del King's College London, en el Reino Unido, han desarrollado un parche microscópico cubierto con millones de nanoagujas —agujas mil veces más finas que un cabello humano— capaces de obtener información molecular de tejidos vivos sin dañarlos.
Esta innovación podría reemplazar a las biopsias tradicionales y ofrecer una alternativa indolora, precisa y repetible para diagnosticar y seguir enfermedades como el cáncer cerebral, el alzhéimer y la esclerosis múltiple. También podría aplicarse a la diabetes, el hígado graso y otros trastornos metabólicos.
Publicado recientemente en la prestigiosa revista Nature Nanotechnology, el estudio describe una tecnología médica innovadora que permite tomar réplicas moleculares de los tejidos en tiempo real y sin extraer muestras. En palabras del líder del equipo, el doctor Ciro Chiappini, «esto podría marcar el comienzo del fin de las biopsias dolorosas».
¿Qué son las nanoneedles y por qué pueden sustituir a las biopsias?
Las nanoagujas son diminutas agujas de silicio poroso que se organizan en parches inteligentes del tamaño de una moneda. Cada uno de estos parches contiene decenas de millones de estas estructuras invisibles al ojo humano, que penetran suavemente en la superficie del tejido cerebral —como el encéfalo— sin provocar ni dolor, ni inflamación ni alteración de la función celular.
Una vez en contacto con el tejido, estas nanoagujas actúan como sensores moleculares que imprimen una réplica química precisa del entorno celular. Absorben lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y otras biomoléculas sin extraer tejido físico, generando así lo que los autores del trabajo denominan una réplica molecular.
Esta réplica se analiza posteriormente mediante espectrometría de masas con ionización por desorción electrospray (DESI-MSI), una técnica que permite crear mapas moleculares de alta resolución. A través de esta imagen, es posible identificar regiones tumorales y zonas de necrosis, tejido sano o inflamado, así como realizar seguimientos temporales sobre cómo evoluciona una enfermedad o responde un paciente al tratamiento oncológico.
¿Cómo funciona este parche inteligente para el diagnóstico molecular?
La promesa de esta tecnología es clara: reemplazar procedimientos invasivos, dolorosos y no repetibles por un sistema indoloro, no destructivo y que puede aplicarse varias veces sobre el mismo lugar.
«Llevamos doce años trabajando con nanoneedles, pero este es nuestro avance más emocionante hasta la fecha. Abre un mundo de posibilidades para personas con cáncer cerebral, alzhéimer y, en general, para el desarrollo de la medicina personalizada», dice el doctor Chiappini.
El procedimiento ha sido probado en modelos preclínicos utilizando tejido de glioma —un tipo agresivo de tumor cerebral— tanto de ratones como de biopsias humanas. Las nanoagujas lograron extraer huellas moleculares con la misma precisión que una sección de tejido, pero sin necesidad de cortarlo ni dañarlo.
Los resultados fueron sorprendentes: las réplicas moleculares generadas mediante nanoagujas reflejaban fielmente tanto la morfología como la composición química del tejido original. Además, al poder realizar múltiples extracciones sobre la misma región a lo largo del tiempo, se logró construir un mapa espaciotemporal del tejido, algo hasta ahora inalcanzable con los métodos tradicionales.
Detección del cáncer y respuesta al tratamiento en tiempo real
El equipo de investigación puso a prueba esta tecnología en una de las aplicaciones clínicas más exigentes: la evaluación del glioma, un tipo de tumor cerebral que se origina en las células gliales, que son células de soporte del sistema nervioso central. En veintitrés muestras de biopsias humanas, utilizaron la inteligencia artificial (IA) para analizar los mapas moleculares obtenidos con las nanoagujas y predecir el grado de malignidad del tumor.
Los algoritmos de aprendizaje automático, que incluía regresión logística y modelos como XGBoost y LightGBM— lograron una precisión de hasta el 75%, equiparable o incluso superior a la obtenida con muestras de tejido tradicionales. Además, el sistema fue capaz de distinguir con claridad entre tejido sano, tumor infiltrante y necrosis, lo que permitió realizar una clasificación espacial precisa de las distintas zonas afectadas.
«Este enfoque proporciona información molecular multidimensional de diferentes tipos de células dentro del mismo tejido. Las biopsias convencionales simplemente no pueden hacer eso —explica el doctor Chiappini. Y añade—: Y como el proceso no destruye el tejido, podemos tomar muestras múltiples del mismo lugar, lo que antes era impensable».
Esta técnica también tiene un potencial enorme para usarse durante cirugías cerebrales. Aplicando el parche en tiempo real sobre zonas sospechosas del cerebro, los cirujanos podrían obtener resultados moleculares en apenas veinte minutos, lo que les permitiría tomar decisiones intraoperatorias más rápidas y seguras sobre qué tejido extirpar.
Más allá del cáncer: una ventana al funcionamiento del cerebro
Según el doctor Chiappini y sus colegas, las implicaciones del estudio van más allá de la oncología. La posibilidad de realizar muestreos moleculares no destructivos y repetidos sobre el mismo tejido abre puertas en campos como las neurociencias, el estudio de enfermedades neurodegenerativas y el desarrollo de terapias dirigidas.
Así es, en una serie de experimentos, el equipo realizó, por ejemplo, un seguimiento longitudinal de tejidos cerebrales vivos en cultivos ex vivo durante cinco días. Aplicando las nanoagujas al principio y al final del experimento, el doctor Chiappini logró observar cómo cambiaba el perfil lipídico del tejido en respuesta al tratamiento con temozolomida (TMZ), un fármaco común para tratar el glioblastoma.
Este es el tumor cerebral maligno más agresivo y frecuente en adultos. Se origina en los astrocitos, un tipo de célula glial, y crece rápidamente, invadiendo el tejido cerebral. El glioblastoma tiene mal pronóstico y es difícil de tratar, aunque suele abordarse con cirugía, radioterapia y quimioterapia.
Un tipo de análisis dinámico
Los resultados del ensayo mostraron cómo ciertos lípidos desaparecían tras el tratamiento —como es el caso del fosfolípido PS 29:0— mientras otros se acumulaban o cambiaban su distribución espacial.
Este tipo de análisis dinámico, conocido como lipidómica espaciotemporal, permite comprender en profundidad cómo los tratamientos oncológicos modifican el metabolismo celular, y podría ser clave para personalizar la quimioterapia según la respuesta del tumor.
«La información que extraemos con esta técnica permite rastrear no solo si un tratamiento está funcionando, sino cómo y en qué parte del tejido. Eso es algo que ni la resonancia magnética ni las biopsias convencionales pueden ofrecer» comenta el equipo en el estudio.
Glioblastoma. A la izquierda, el glioblastoma claramente visible en la imagen de RMN; y a la derecha dibujo de la zona de infiltración (flechas dobles) no visible en la RMN. Las nanoagujas permiten seguir la respuesta de este tumor cerebral a la quimioterapia. Cortesía: Universitätsklinik für Neurochirurgie, Inselspital Bern
Tecnología inspirada en la microelectrónica
Otro aspecto notable es la escalabilidad de la tecnología. Las nanoagujas se fabrican utilizando técnicas similares a las empleadas en la industria de los microchips, lo que permite integrarlas en dispositivos médicos ya existentes, como apósitos, endoscopios e incluso lentes de contacto inteligentes.
El parche puede adaptarse a distintos tejidos y órganos. En teoría, podría utilizarse también en piel y en mucosas, así como en cirugías mínimamente invasivas.
Además, dado que no extrae células ni daña el tejido, esta técnica reduce significativamente los riesgos asociados a las biopsias tradicionales, como infecciones, hemorragias y daños estructurales, y podría ser más fácilmente aceptada por los pacientes.
Un enfoque multidisciplinario para un problema complejo
El desarrollo de esta tecnología no habría sido posible sin la colaboración estrecha entre expertos en nanotecnología, biología celular, oncología clínica e inteligencia artificial médica.
Cada una de estas disciplinas aportó herramientas clave para diseñar, aplicar y validar un método verdaderamente innovador.
«Este avance es el resultado de años de trabajo en la interfaz entre la ingeniería biomédica y la investigación clínica —señala Chiappini. Y añade—: Hemos demostrado que es posible obtener información diagnóstica útil sin necesidad de cortar ni dañar el tejido. Eso cambia por completo el paradigma del diagnóstico molecular».
Hacia una nueva era en el diagnóstico médico
La introducción de las nanoagujas en la práctica clínica podría tener un impacto transformador. En lugar de una biopsia invasiva, el paciente podría someterse a un procedimiento sencillo, rápido e indoloro. En vez de una única muestra limitada, los médicos tendrían acceso a múltiples lecturas moleculares a lo largo del tiempo. Y gracias al uso de algoritmos inteligentes, el análisis se podría realizar casi en tiempo real, guiando decisiones terapéuticas personalizadas.
Aunque aún faltan estudios clínicos en personas antes de que esta tecnología llegue a los hospitales, los resultados obtenidos hasta ahora son prometedores. Si se confirma su seguridad y eficacia, podríamos estar ante una de las innovaciones más relevantes de la última década en diagnóstico médico no invasivo.
Como resume el doctor Chiappini, «nuestra tecnología abre nuevas vías para diagnosticar y monitorizar enfermedades de forma segura e indolora, ayudando a médicos y pacientes a tomar decisiones más rápidas y precisas. Esto no es solo una mejora técnica: es un cambio radical en cómo entendemos y practicamos la medicina moderna». ▪️
Información facilitada por el King's College de Londres
Fuente: Gu, C., Martella, D. A., Rose, L. A. et al. Nanoneedles enable spatiotemporal lipidomics of living tissues. Nature Nanotechnology (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41565-025-01955-8
