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 administrar medicamentos dirigidos, allanando el camino para terapias potencialmente mejoradas en el futuro.
El nuevo robot blando desarrollado por ingenieros de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial (MAE) de NTU se describe en un artículo publicado en una revista científica Materiales avanzados.
Se cree que el estudio es la primera demostración de un robot en miniatura que puede transportar hasta cuatro medicamentos diferentes y liberarlos en órdenes y dosis reprogramables.
En comparación con los robots en miniatura anteriores que sólo podían transportar tres tipos de medicamentos y no podían programarse para su liberación secuencial, los robots en miniatura recientemente desarrollados ofrecen funciones de precisión que tienen el potencial de mejorar significativamente los resultados del tratamiento y al mismo tiempo reducir los efectos secundarios, afirmó 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 pequeños.
Basándose en su trabajo anterior, el investigador principal Lum Guo Zhan, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial (MAE), dijo que el equipo se inspiró en la película de los años 60 “Viaje Fantástico”, donde la tripulación de un submarino se redujo a su tamaño. Una célula para reparar el daño cerebral de un científico herido.
“Lo que solía ser un escenario de una película de ciencia ficción ahora se está acercando más a la realidad gracias a las innovaciones de nuestro laboratorio. Los métodos tradicionales de administración de fármacos, como la administración oral y las inyecciones, parecerían relativamente ineficaces en comparación con enviar un pequeño robot a través del cuerpo para administrar el fármaco exactamente donde se necesita”, afirmó el profesor asistente Lum.
Capacidades de administración de medicamentos altamente diestras y reprogramables.
El robot del tamaño de un grano se construyó 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 su orientación, el robot blando recientemente desarrollado es muy diestro: rueda y gatea rápidamente para resolver obstáculos. Sus capacidades ofrecen un gran potencial para navegar en el entorno complejo y no estructurado del interior del cuerpo humano.
En pruebas de laboratorio, el robot ha realizado tareas en el agua que imitan las condiciones del cuerpo humano.
El robot se colocó primero en una superficie dividida en cuatro secciones y logró moverse a cada sección a una velocidad de 0,30 mm a 16,5 mm por segundo y liberar un fármaco diferente en cada sección, lo que demuestra su capacidad para transportar múltiples fármacos. Deben ser programables para su liberación de forma controlada.
En otro experimento, los investigadores probaron la capacidad del robot para administrar medicamentos en un entorno más desafiante utilizando un líquido más espeso, y los resultados mostraron que el robot podía navegar por el entorno y liberar suficiente medicamento en ocho horas.
Además, después de ocho horas de movimiento continuo, el robot mostró una fuga mínima de droga. Esta capacidad de controlar la liberación de fármacos sin fugas excesivas convierte a los robots blandos en buenos candidatos para tratamientos que requieren la administración precisa de múltiples fármacos en diferentes momentos y lugares.
Los coautores del estudio incluyen al investigador Yang Jilin y al doctorado Xu Changyu de la Escuela de Maestría.
“Estos resultados muestran que nuestro robot blando podría desempeñar un papel importante en el futuro de la administración dirigida de medicamentos, especialmente en tratamientos como la terapia contra el cáncer que requieren un control preciso sobre múltiples medicamentos”, dijo Yang.
Al ofrecer una perspectiva independiente, el Dr. Yeo Leong Leet Leonard, consultor principal y cirujano del Departamento de Neurología, Departamento de Medicina, Hospital Universitario Nacional y Hospital General Ng Teng Fong, dijo: “Como médico que realiza procedimientos mínimamente invasivos, actualmente utilizamos un Catéteres y un cable que atraviesa los vasos sanguíneos para tratar los problemas. Pero puedo prever que no pasará mucho tiempo antes de que sean reemplazados por pequeños robots que puedan nadar de forma autónoma a través del cuerpo para llegar a donde podamos ir con nuestro equipo. No. Estos robots pueden permanecer en su lugar y liberar medicamentos con el tiempo, lo cual es mucho más seguro que dejar catéteres o stents en el cuerpo durante largos períodos de tiempo. Este es un avance médico”.
El equipo de investigación de NTU ahora busca miniaturizar aún más sus robots para que eventualmente puedan usarse para ofrecer tratamientos revolucionarios para afecciones como tumores cerebrales, cáncer de vejiga y cáncer colorrectal. Antes de implementar estos pequeños robots para tales tratamientos, los investigadores de la NTU pretenden evaluar más a fondo su rendimiento con dispositivos de órgano en chip y modelos animales.