En la investigación de partículas a nanoescala, el control y la separación precisos han sido durante mucho tiempo un cuello de botella en la biotecnología. Investigadores de la Universidad de Oulu han desarrollado ahora un nuevo método que mejora la separación y purificación de partículas. Esta prometedora técnica podría aplicarse, por ejemplo, en la investigación del cáncer.

La separación de partículas de tamaño nanométrico sigue siendo un desafío persistente en la biotecnología. Una vez que el tamaño de las partículas disminuye por debajo de unos pocos cientos de nanómetros, su comportamiento se ve dominado por la difusión –el movimiento aleatorio de las partículas–. Esto debilita las fuerzas utilizadas para guiarlas, provocando un colapso en la precisión de la separación.

Un grupo de investigación en microfluidos liderado por el profesor Caglar Elbuken en la Universidad de Oulu ha desarrollado una nueva solución a este problema. El método mejora significativamente la separación y purificación tanto de partículas sintéticas pequeñas como de vesículas a nanoescala secretadas por células vivas.

La separación de partículas es crucial porque muchos procesos biológicos ocurren precisamente a la nanoescala. Las vesículas extracelulares aisladas de muestras biológicas pueden revelar cambios tempranos en el organismo. Si no se eliminan las impurezas, información valiosa podría permanecer indetectada. Por lo tanto, un método de purificación eficiente y suave es esencial tanto para el diagnóstico como para la investigación básica.

En el nuevo método, los investigadores combinaron dos fenómenos físicos: la sustentación generada por el deslizamiento electroforético y las fuerzas laterales que surgen en un fluido viscoelástico. En el fenómeno del deslizamiento, un campo eléctrico no tira directamente de la partícula, sino que pone en movimiento el fluido circundante. Un fluido viscoelástico se comporta parcialmente como un líquido convencional y parcialmente como un material elástico, lo que resulta en fuerzas laterales que no aparecen en soluciones a base de agua.

El estudio fue publicado recientemente en la prestigiosa revista Analytical Chemistry. Seyedamirhosein Abdorahimzadeh, investigador doctoral y autor principal del artículo de la Universidad de Oulu, explica la importancia del trabajo:

“La separación controlada de nanopartículas es esencial tanto en la investigación biológica como en muchas aplicaciones clínicas, sin embargo, los métodos existentes suelen ser lentos, complejos o poco fiables. Nuestro método de separación y purificación permite una clasificación sorprendentemente eficiente de las partículas en un microcanal ordinario. Hasta ahora, las partículas de este tamaño requerían canales nanofluidicos, que se obstruyen fácilmente y exigen altas presiones de funcionamiento. En comparación con las técnicas anteriores, el nuevo método es más rápido, más preciso y más fácil de escalar.”

El estudio demostró que el método mejora la separación y la pureza de las partículas de poliestireno en aproximadamente un 30-50%. Las partículas de poliestireno se utilizan comúnmente como partículas modelo en la investigación porque su tamaño, forma y propiedades superficiales se pueden fabricar con alta precisión. Esto las convierte en un material de prueba ideal para diversas técnicas de separación, como las utilizadas en microfluidos. Los investigadores también lograron mejorar la pureza de las vesículas secretadas por las células cancerosas en más de un quinto, una mejora significativa a esta escala.

Según los investigadores, el método podría aplicarse en el futuro en el análisis de muestras de sangre, la investigación del cáncer, los estudios de comunicación celular y la nanomedicina en general.

La investigación forma parte de la tesis doctoral de Abdorahimzadeh, que examina los métodos electroviscoelásticos y electroinerciales para controlar y separar partículas micro y a nanoescala. Defenderá su tesis el viernes 13 de febrero de 2026 en la Universidad de Oulu.

Fuente:

Referencia del diario:

Abdorahimzadeh, S., et al. (2026). Microfluidic Electro-Viscoelastic Separation of Submicron Particles and Extracellular Vesicles. Analytical Chemistry. DOI: 10.1021/acs.analchem.5c06727. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.5c06727

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Una compañía neurotecnológica con sede en Moscú ha anunciado el desarrollo de “bio-drones” mediante la implantación de chips informáticos en el cerebro de palomas.

Según la empresa, esta tecnología permitiría controlar a las aves, aunque no se han proporcionado detalles adicionales sobre las capacidades o el propósito específico de estos “bio-drones”.

El proyecto representa un avance en la intersección entre la neurociencia y la robótica, y plantea interrogantes sobre las implicaciones éticas y prácticas del control biológico de animales.

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Colombian chemist Ronald Ríos co-leads Nature study on vitamin B12 as bacterial UV light sensor. Ronald Ríos Santacruz, Universidad del Valle graduate and co-author of the Nature study on vitamin B12 in bacteria. Credit: Universidad del Valle.

Ronald Ríos Santacruz, químico colombiano radicado en la Universidad del Valle en Cali, ha coautorado un estudio publicado en la revista Nature el 4 de febrero de 2026 que revela cómo la vitamina B12 actúa como un sensor de luz en las bacterias. El trabajo muestra, por primera vez, los cambios estructurales exactos que permiten a las bacterias activar su protección natural contra la radiación ultravioleta.

Este avance sitúa a Colombia en una posición poco común. Según los autores del artículo de Nature, es solo el cuarto artículo relacionado con investigadores colombianos que se publica en la revista desde 2020. Cabe destacar que el estudio involucró la resolución de más de 300 estructuras de proteínas, un trabajo liderado por investigadores del Valle del Cauca que ha formado a una nueva generación de científicos colombianos para laboratorios de todo el mundo.

El camino de Ríos hacia este logro comenzó con su tesis de pregrado en 2017 en la Universidad del Valle bajo la dirección del profesor Rodolfo Moreno Fuquen. Completó su doctorado en la Université Grenoble Alpes en Francia, defendiéndolo en septiembre de 2024. En realidad, su formación colombiana proporcionó la base que le aseguró un papel de liderazgo en un equipo internacional que utiliza algunas de las instalaciones de rayos X más avanzadas del mundo.

Cómo la vitamina B12 activa la protección solar bacteriana

En la oscuridad, la proteína CarH en las bacterias se une firmemente a la vitamina B12, una molécula común que se encuentra en los alimentos y suplementos, a diferencia de los pigmentos raros utilizados en los ojos humanos. Esta unión crea un cúmulo de cuatro partes que se bloquea al ADN y bloquea los genes necesarios para producir carotenoides, pigmentos naturales que actúan como protector solar contra los dañinos rayos UV.

Cuando la luz solar incide, el proceso se desarrolla en miles de millones de segundos. La luz rompe un enlace químico específico en la molécula de B12, creando partículas cargadas inestables que ningún estudio anterior había capturado. En cuestión de millones de segundos, esto desestabiliza el cúmulo de CarH, liberando el ADN para que las bacterias puedan producir sus pigmentos protectores.

En pocas palabras, las bacterias han evolucionado un interruptor de luz económico y incorporado utilizando una vitamina común y corriente. El estudio de Nature rastreó estos cambios con “películas” de rayos X ultrarrápidas tomadas en cuatro instalaciones principales: ESRF en Francia, SwissFEL en Suiza, SACLA en Japón y LCLS en EE. UU. Alrededor de 50 científicos de 10 países combinaron pulsos láser con rayos X para hacer coincidir los datos experimentales con modelos informáticos de los movimientos de la proteína.

La Universidad Colombiana construye lazos globales a través de la ciencia de rayos X ultrarrápida

El grupo de cristalografía de la Universidad del Valle, liderado por Moreno Fuquen, ha publicado más de 200 artículos en las principales revistas como Acta Crystallographica desde 2010. El equipo colabora con laboratorios en Venezuela’s IVIC y Chile, construyendo una red sudamericana para la investigación de proteínas.

Ríos llevó muestras del Valle a estas líneas de haz internacionales, donde el equipo captura movimientos atómicos demasiado rápidos para los laboratorios estándar. Los grupos colombianos ahora reservan tiempo en ESRF anualmente y han capacitado a alrededor de 50 estudiantes en biología estructural. No obstante, la financiación constante sigue siendo esencial para competir por los limitados espacios en estas instalaciones globales.

Como recordatorio, la mayoría de los sensores de vitamina B12 dependen de este nutriente común, no de productos químicos inusuales como las rodopsinas que se encuentran en otros organismos. Estudios anteriores solo habían fotografiado CarH en la oscuridad; el equipo de Ríos iluminó los cambios activados por la luz.

La ciencia colombiana se abre camino a nivel mundial a través de colaboraciones con rayos X

Este artículo de Nature destaca cómo el talento colombiano, combinado con herramientas internacionales, puede conducir a una investigación de vanguardia. Para un país donde el gasto en investigación está por detrás de los promedios de la OCDE, demuestra el potencial de grupos como el de Valle para producir trabajos que rivalizan con Europa y Asia.

Las empresas farmacéuticas pueden obtener ideas de la reacción de ruptura del enlace B12 para nuevos fármacos activados por la luz o la acidez. La sencilla defensa UV de las bacterias también podría inspirar mejores protectores solares o sensores de luz. En realidad, Colombia necesita más equipos locales para reducir los costos de viaje y retener a científicos como Ríos.

Los avances futuros dependerán de ampliar el acceso a las fuentes avanzadas de rayos X y de una financiación constante. El ejemplo del Valle demuestra que los pequeños laboratorios pueden impulsar descubrimientos importantes cuando se conectan a la escena mundial.

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En el campo de la medicina regenerativa, una nueva área de investigación se centra en terapias sin células, basadas en sustancias secretadas por las células madre. Estas sustancias incluyen vesículas extracelulares (VE), moléculas bioactivas y microARN (miARN), que en conjunto forman lo que se conoce como el secretoma de las células madre. Este enfoque busca aprovechar los beneficios terapéuticos de las células madre, minimizando al mismo tiempo los riesgos asociados con el trasplante celular.

Vesículas Extracelulares (VE) Derivadas de Células Madre

Las vesículas extracelulares son pequeñas partículas delimitadas por membranas, liberadas naturalmente por las células, incluidas las células madre. Los dos tipos principales relevantes para la terapia son:

Las VE derivadas de células madre contienen proteínas, lípidos y ácidos nucleicos que pueden influir en las células y tejidos receptores. Sus efectos terapéuticos incluyen:

  • Inmunomodulación – reduciendo la inflamación excesiva y regulando las respuestas inmunitarias.
  • Reparación y regeneración de tejidos – promoviendo la supervivencia celular, la angiogénesis (formación de nuevos vasos sanguíneos) y la cicatrización de heridas.
  • Efectos antifibróticos – previniendo o reduciendo la cicatrización patológica del tejido.
  • Neuroprotección – apoyando la supervivencia y regeneración de las células nerviosas en condiciones neurológicas.

Debido a que las VE no se replican como las células, se consideran una alternativa más segura al trasplante directo de células madre en muchas aplicaciones.

Moléculas Bioactivas Secretadas por las Células Madre

Las células madre liberan una variedad de sustancias biológicamente activas que contribuyen a su potencial terapéutico, incluyendo:

  • Factores de crecimiento (por ejemplo, VEGF, TGF-β, IGF-1, EGF) que estimulan la regeneración de tejidos y la formación de vasos sanguíneos.
  • Citocinas y quimiocinas que regulan las respuestas inmunitarias y la inflamación.
  • Mediadores antiinflamatorios que ayudan a reducir la inflamación crónica en afecciones como enfermedades autoinmunes y asma.

Estas moléculas actúan de forma paracrina, lo que significa que afectan a las células cercanas sin necesidad de un reemplazo celular directo.

microARN (miARN) de Células Madre

Los microARN son pequeñas moléculas de ARN no codificante que regulan la expresión génica controlando la traducción de ARN mensajeros específicos. Los miARN derivados de células madre desempeñan un papel crucial en sus efectos terapéuticos al:

  • Modular la inflamación – suprimiendo las vías proinflamatorias.
  • Promover la supervivencia y reparación celular – activando las vías de señalización regenerativas.
  • Regular la fibrosis – previniendo la cicatrización excesiva del tejido.
  • Influir en el comportamiento de las células inmunitarias – desplazando las respuestas inmunitarias hacia un estado más equilibrado.

Muchos miARN se empaquetan dentro de vesículas extracelulares, que sirven como sistemas de administración naturales a las células diana.

Ventajas de la Terapia con Células Madre sin Células

En comparación con el trasplante tradicional de células madre, las terapias basadas en VE, moléculas y miARN ofrecen varios beneficios potenciales:

  • Menor riesgo de rechazo inmunitario.
  • Riesgo reducido de crecimiento celular descontrolado o formación de tumores.
  • Almacenamiento, manipulación y estandarización más fáciles.
  • Posibilidad de administración repetida.

Estado Actual y Perspectivas Futuras

Las vesículas, moléculas y miARN derivados de células madre se están estudiando activamente en investigaciones clínicas y preclínicas para aplicaciones que incluyen:

  • Enfermedades inflamatorias crónicas.
  • Trastornos cardiovasculares.
  • Enfermedades neurodegenerativas.
  • Reparación de tejidos y heridas.
  • Enfermedades respiratorias, incluido el asma.
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