Desarrollan robots del tamaño de un grano de arroz que suministran medicamentos dentro del cuerpo

Los robots en miniatura tienen un potencial significativo para revolucionar la administración dirigida de medicamentos al entregar altas concentraciones de medicamentos directamente a los sitios de la enfermedad y minimizar las complicaciones. Sin embargo, los robots miniatura actuales están limitados en sus capacidades; la mayoría solo pueden transportar un tipo de medicamento, mientras que aquellos diseñados para llevar múltiples medicamentos carecen de la capacidad de alterar su secuencia de dispensación o dosificación. Además, estos últimos robots no pueden transportar más de tres tipos de medicamentos, dispensarlos selectivamente, mantener la movilidad, ni liberar medicamentos en múltiples sitios. Un equipo de investigadores ha creado robots blandos del tamaño de un grano de arroz que se pueden controlar a través de campos magnéticos para la administración dirigida de medicamentos, potencialmente mejorando las opciones terapéuticas en el futuro. Este estudio, publicado en la revista Advanced Materials, representa el primer ejemplo de robots en miniatura capaces de transportar hasta cuatro medicamentos diferentes y liberarlos en secuencias y dosis reprogramables.

A diferencia de los robots a pequeña escala anteriores, que sólo podían transportar hasta tres tipos de fármacos y carecían de capacidades de liberación programables, los nuevos robots en miniatura desarrollados por científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur) de la NTU ofrecen funciones de precisión que podrían mejorar significativamente los resultados terapéuticos y reducir los efectos secundarios. El equipo de la NTU había desarrollado anteriormente robots en miniatura controlados magnéticamente capaces de realizar maniobras complejas, como "nadar" a través de espacios estrechos y agarrar objetos pequeños. Basándose en esta investigación anterior, el equipo se inspiró en la película de los años 60 "Viaje fantástico", en la que una tripulación es miniaturizada para reparar daños dentro del cerebro de un científico.

Imagen: Los nuevos robots blandos se pueden controlar mediante campos magnéticos para la administración dirigida de medicamentos (foto cortesía de NTU Singapur)

Los robots, del tamaño de un grano de arroz, se construyeron utilizando materiales compuestos magnéticos inteligentes (micropartículas magnéticas y polímeros) que son seguros para el uso humano. A diferencia de los robots en miniatura existentes que no pueden controlar con precisión su orientación, los nuevos robots blandos demuestran una gran destreza, lo que les permite rodar y arrastrarse rápidamente para navegar obstáculos. Esta destreza es ventajosa para atravesar entornos complejos y no estructurados dentro del cuerpo humano. En experimentos de laboratorio, los robots realizaron tareas en el agua que simulaban las condiciones dentro del cuerpo humano. Inicialmente colocados sobre una superficie dividida en cuatro secciones, los robots se movieron con éxito a cada sección a velocidades que oscilaban entre 0,30 mm y 16,5 mm por segundo, liberando diferentes fármacos en cada área, lo que confirmó su capacidad para transportar múltiples fármacos y programar su liberación de manera controlada.

En otro experimento, los investigadores evaluaron las capacidades de administración de fármacos de los robots en entornos más difíciles utilizando un líquido más espeso. Los resultados indicaron que los robots podían navegar por este entorno y liberar de manera eficaz cantidades suficientes de fármacos durante ocho horas. Además, después de ocho horas de operación continua, los robots mostraron una mínima fuga de medicamentos. Esta capacidad de liberación controlada de fármacos sin fugas excesivas posiciona a los robots blandos como candidatos prometedores para terapias que requieren la entrega precisa de múltiples medicamentos en diferentes momentos y ubicaciones. El equipo de investigación de la NTU tiene como objetivo reducir aún más el tamaño de estos robots para que potencialmente puedan ser empleados en tratamientos innovadores para condiciones como tumores cerebrales, cáncer de vejiga y cáncer colorrectal. Antes de utilizar estos diminutos robots para dichas aplicaciones médicas, los investigadores planean evaluar más a fondo su rendimiento utilizando dispositivos de órganos en un chip y modelos animales.

“Lo que era un escenario de una película de ciencia ficción ahora se está acercando a la realidad con la innovación de nuestro laboratorio”, dijo el investigador principal, el profesor adjunto Lum Guo Zhan de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial (MAE). “Los métodos tradicionales de administración de medicamentos, como la administración oral y las inyecciones, parecerán comparativamente ineficientes cuando se los compara con el envío de un pequeño robot a través del cuerpo para administrar el medicamento exactamente donde se necesita”.