Un robot semiautónomo flexible podría administrar medicamentos dentro del cuerpo

La robótica blanda, a diferencia de los robots rígidos tradicionales, está compuesta por materiales flexibles que imitan los movimientos de los organismos vivos. Esta flexibilidad inherente la hace ideal para desplazarse por espacios estrechos y complejos, como las intrincadas vías del cuerpo humano. Sin embargo, la incorporación de sensores y electrónica en estas estructuras flexibles ha supuesto un reto considerable. Actualmente, los investigadores están combinando electrónica flexible con movimiento controlado magnéticamente para desarrollar pequeños robots blandos capaces de desplazarse dentro del cuerpo y administrar medicamentos de forma dirigida.

La robótica blanda ha funcionado históricamente como un sistema de comunicación unidireccional, dependiendo del control externo para desplazarse a través de entornos complejos. Un equipo internacional de investigadores, liderado por Penn State (University Park, PA, EUA), se propuso aumentar la inteligencia de estos robots mediante la integración de sensores que les permitan interactuar con su entorno y funcionar con mínima intervención humana. Un componente crucial para lograr una mayor autonomía de estos robots es la integración de electrónica flexible, que potencia sus capacidades esenciales. El reto al que se enfrentaron los investigadores fue diseñar un sistema en el que la robótica blanda y la electrónica flexible pudieran trabajar de forma conjunta y eficiente. La electrónica tradicional es rígida, lo que dificulta su integración en sistemas flexibles. La solución fue distribuir los componentes electrónicos de manera que se preserve la flexibilidad del robot sin comprometer su rendimiento.

En su estudio publicado en Nano-Micro Letters, el equipo capturó videos de los robots en movimiento, mostrando su comportamiento dinámico al desplazarse y enrollarse en forma de bola para navegar por un trayecto simple. Estos robots utilizan materiales magnéticos duros incrustados en su estructura flexible, lo que les permite responder de manera predecible a un campo magnético externo. Al ajustar la intensidad y dirección del campo magnético, los investigadores pueden controlar los movimientos del robot, como doblarse, girar o arrastrarse, sin necesidad de una fuente de energía integrada ni conexiones físicas como cables. Uno de los principales desafíos en el desarrollo de esta tecnología fue asegurarse de que la electrónica flexible no obstaculizara el movimiento de los robots. Si bien la electrónica fue diseñada para ser flexible, su rigidez sigue siendo cientos a miles de veces mayor que los materiales blandos utilizados en los robots. Para abordar esto, los investigadores distribuyeron los componentes electrónicos a lo largo de la estructura, minimizando su impacto sobre la capacidad de movimiento del robot.

Otro desafío fue prevenir interferencias eléctricas no deseadas, que pueden afectar el funcionamiento de dispositivos y sistemas electrónicos. Estas interferencias suelen provenir de fuentes externas, como otros dispositivos electrónicos o señales inalámbricas, y podrían dificultar el movimiento y el rendimiento de los sensores. Si bien los campos magnéticos son esenciales para controlar el movimiento, también pueden interferir con las señales electrónicas. Para resolver este problema, los investigadores diseñaron cuidadosamente la configuración electrónica para reducir estas interacciones magnéticas, asegurando así el funcionamiento de los sensores incluso en presencia de campos magnéticos intensos. Al minimizar la interferencia, los robots pueden ser controlados a distancia mediante campos electromagnéticos o imanes portátiles, lo que reduce la necesidad de intervención humana.

Además, los sensores integrados permiten a los robots responder de forma autónoma a las señales ambientales. Por ejemplo, en aplicaciones médicas, podrían detectar cambios de pH o presión, lo que facilita la administración precisa de fármacos o la recolección precisa de muestras. La siguiente fase del trabajo del equipo consiste en perfeccionar esta tecnología para aplicaciones prácticas, como la creación de una "píldora robótica". Esta innovación podría ofrecer una alternativa menos invasiva a las técnicas diagnósticas tradicionales, como las biopsias, permitiendo la recolección de datos en tiempo real directamente desde el paciente. Asimismo, el equipo prevé que estos robots se utilicen en tratamientos vasculares. Al reducir aún más su tamaño, podrían inyectarse en los vasos sanguíneos para tratar afecciones cardiovasculares o administrar medicamentos directamente a las zonas afectadas, abriendo así nuevas posibilidades para intervenciones médicas no invasivas.

"Una de las aplicaciones potenciales más fascinantes se encuentra en los dispositivos médicos implantables", afirmó el coautor Suk-Won Hwang, profesor asociado de la Escuela de Posgrado de Ciencia y Tecnología Convergentes de la Universidad de Corea. "Estamos trabajando en miniaturizar el sistema para que sea adecuado para uso biomédico. Imaginen un pequeño sistema robótico que pudiera tragarse como una pastilla, navegar por el tracto gastrointestinal y detectar enfermedades o administrar medicamentos con precisión".