Un equipo de científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur), ha desarrollado robots blandos del tamaño de un grano que pueden controlarse mediante campos magnéticos para la administración selectiva de fármacos, allanando el camino para posibles terapias mejoradas en el futuro.
El nuevo robotic blando desarrollado por ingenieros de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial (MAE) de la NTU se informó en un artículo publicado en una revista científica. Materiales avanzados.
Se cree que el estudio es el primer caso reportado de robots en miniatura que pueden transportar hasta cuatro medicamentos diferentes y liberarlos en órdenes y dosis reprogramables.
En comparación con los robots anteriores de pequeña escala, que sólo pueden transportar hasta tres tipos de medicamentos y no pueden programarse para su liberación en orden, los robots en miniatura recientemente desarrollados ofrecen funciones de precisión que tienen el potencial de mejorar significativamente los resultados terapéuticos y al mismo tiempo minimizar los efectos secundarios, dijo el equipo de investigación.
El equipo de NTU había desarrollado previamente robots en miniatura controlados magnéticamente capaces de realizar maniobras complejas como “nadar” en espacios reducidos y agarrar objetos diminutos.
Basándose en su trabajo anterior, el investigador principal, el profesor asistente Lum Guo Zhan de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial (MAE), dijo que el equipo se inspiró en la película de los años 60 “Viaje Fantástico”, en la que la tripulación de un submarino se redujo al tamaño de una célula para reparar daños en el cerebro de un científico lesionado.
“Lo que period un escenario de una película de ciencia ficción ahora se está acercando más a la realidad gracias a la innovación de nuestro laboratorio. Los métodos tradicionales de administración de medicamentos, como la administración oral y las inyecciones, parecerán comparativamente ineficientes cuando se comparan con el envío de un pequeño robotic a través del cuerpo para administrar el medicamento exactamente donde se necesita”, dijo el profesor asistente Lum.
Capacidades de dispensación de medicamentos altamente diestras y reprogramables.
El robotic del tamaño de un grano se creó utilizando materiales compuestos magnéticos inteligentes (micropartículas magnéticas y polímeros) que no son tóxicos para los humanos.
A diferencia de los robots en miniatura existentes que no pueden controlar con precisión sus orientaciones, el robotic blando recientemente desarrollado es muy diestro: rueda y gatea rápidamente para sortear obstáculos. Su destreza ofrece un gran potencial para navegar en entornos complejos y no estructurados dentro del cuerpo humano.
En experimentos de laboratorio, el robotic realizó tareas en el agua que imitaban las condiciones del cuerpo humano.
El robotic se colocó primero sobre una superficie dividida en cuatro secciones, y logró moverse a cada sección a velocidades de entre 0,30 mm y 16,5 mm por segundo y liberar un fármaco diferente en cada sección, demostrando su capacidad para transportar múltiples fármacos y ser programables para su liberación de forma controlada.
En otro experimento, los investigadores probaron la capacidad del robotic para administrar medicamentos en entornos más desafiantes mediante el uso de un líquido más espeso, y los resultados mostraron que el robotic podía navegar por el entorno y liberar suficientes medicamentos durante ocho horas.
Además, después de ocho horas de movimiento continuo, el robotic mostró una fuga mínima de droga. Esta capacidad de controlar la liberación de fármacos sin fugas excesivas convierte al robotic blando en un buen candidato para tratamientos que requieren la administración precisa de múltiples fármacos en diferentes momentos y lugares.
Los coautores del estudio incluyeron al investigador Yang Zilin y al doctorado Xu Changyu de la Escuela de MAE.
“Estos hallazgos muestran que nuestro robotic blando podría desempeñar un papel clave en el futuro de la administración dirigida de medicamentos, especialmente en aquellos tratamientos como las terapias contra el cáncer que necesitan un management preciso sobre múltiples medicamentos”, dijo Yang.
El Dr. Yeo Leong Litt Leonard, consultor principal y cirujano de la División de Neurología del Departamento de Medicina del Hospital Universitario Nacional y del Hospital Basic Ng Teng Fong, que ofrece una visión independiente, afirmó: “Como médico que realiza procedimientos mínimamente invasivos, actualmente utilizamos un catéter y un alambre para moverse a través de los vasos sanguíneos para tratar problemas. Pero puedo prever que no pasará mucho tiempo antes de que esto sea reemplazado por pequeños robots que puedan nadar de forma autónoma a través del cuerpo para llegar a lugares a los que no podemos llegar con nuestras herramientas. Estos robots podrían permanecer en su lugar y liberar medicamentos con el tiempo, lo que sería mucho más seguro que dejar un catéter o un stent dentro del cuerpo durante mucho tiempo. Este es un gran avance médico que está a punto de suceder”.
El equipo de investigación de NTU ahora busca hacer sus robots aún más pequeños para que eventualmente puedan usarse para proporcionar tratamientos revolucionarios para enfermedades como tumores cerebrales, cáncer de vejiga y cáncer colorrectal. Antes de implementar estos pequeños robots para dichos tratamientos médicos, los investigadores de la NTU pretenden evaluar más a fondo su rendimiento con dispositivos de órgano en chip y modelos animales.
