Microrobots basados en plantas podrían realizar biopsias mínimamente invasivas

Durante la última década, los robots pequeños y flexibles han demostrado potencial para procedimientos médicos mínimamente invasivos. Estos robots deberían poder cambiar sus formas de formas complejas para adaptarse a diversas condiciones en entornos del mundo real, incluidas situaciones impredecibles. Los investigadores ahora han desarrollado nuevos materiales inteligentes que sirven como base para la próxima ola de pequeños robots médicos. Estos minúsculos robots, con una longitud máxima de apenas un centímetro, pueden realizar tareas como biopsias o transportar células y tejidos de forma mínimamente invasiva. Están hechos de compuestos de hidrogel biocompatibles, no tóxicos y avanzados que contienen nanopartículas de celulosa de origen vegetal. Estos robots son capaces de navegar a través de espacios reducidos y llenos de líquido, como los que se encuentran dentro del cuerpo humano.

Para la investigación, los científicos de la Universidad de Waterloo (Waterloo, ON, Canadá) adoptaron un enfoque holístico para diseñar estos microrobots. Se centraron en todos los aspectos, desde la concepción hasta la síntesis del material, e incluso en cómo controlar sus movimientos. El material de hidrogel puede cambiar su forma al estar influenciado por productos químicos externos. Con el uso de nanopartículas de celulosa, los investigadores pueden programar estas alteraciones de forma, un factor crítico en la fabricación de robots blandos funcionales. Otra característica destacable de este material es su propiedad de autocuración. Esto significa que el material se puede cortar y volver a unir sin necesidad de pegamento u otros adhesivos, lo que permite una amplia gama de formas adecuadas para diversos procedimientos médicos. Además, el material puede magnetizarse, lo que permite controlar fácilmente el movimiento del robot dentro del cuerpo humano. Para demostrarlo, el equipo maniobró con éxito el pequeño robot a través de un laberinto utilizando un campo magnético. La siguiente fase de su investigación tiene como objetivo reducir aún más estos robots, hasta tamaños submilimétricos.

"En mi grupo de investigación, estamos uniendo lo viejo y lo nuevo", dijo Shahsavan, director de Materiales Inteligentes para Tecnologías Robóticas Avanzadas (SMART-Lab). "Introducimos microrobots emergentes aprovechando la materia blanda tradicional como hidrogeles, cristales líquidos y coloides".

"Los ingenieros químicos desempeñan un papel fundamental a la hora de ampliar las fronteras de la investigación en microrrobótica médica", añadió Shahsavan. "Curiosamente, abordar los grandes desafíos de la microrrobótica requiere el conjunto de habilidades y conocimientos que poseen los ingenieros químicos, incluida la transferencia de calor y masa, la mecánica de fluidos, la ingeniería de reacciones, los polímeros, la ciencia de la materia blanda y los sistemas bioquímicos. Por lo tanto, estamos en una posición única para introducir vías innovadoras en este campo emergente."

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Universidad de Waterloo