Científicos de Singapur desarrollan microrobots para terapias de precisión e intervenciones médicas avanzadas

Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur) han desarrollado microrrobots magnéticos de gran maniobrabilidad capaces de administrar fármacos con precisión y seguridad en el cuerpo humano.

robots médicos
Una investigación de la Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur) está creando pequeños robots con gran maleabilidad y destreza que podrían revolucionar ámbitos de la biomedicina y la industria farmacéutica.

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur (NTU Singapur) han creado microrobots que pueden controlarse mediante campos magnéticos. Estos robots, de alta maniobrabilidad y destreza, prometen revolucionar áreas como la biomedicina y la industria, al permitir operaciones en áreas confinadas y complejas, donde los métodos tradicionales no pueden llegar.

El equipo de científicos, dirigido por el profesor asistente Lum Guo Zhan, desarrolló estos robots incorporando micropartículas magnéticas en polímeros biocompatibles, materiales no tóxicos que son seguros para el cuerpo humano. Esta composición permite 'programar' a los robots para que realicen funciones específicas cuando se exponen a campos magnéticos, permitiendo, por ejemplo, la entrega controlada de medicamentos y operaciones de precisión.

Innovación en movimiento: seis grados de libertad

Los robots desarrollados por NTU se destacan por ofrecer movilidad optimizada en seis grados de libertad (DoF) , movimiento que comprende tres ejes de traslación y tres de rotación. Estos movimientos incluyen los ángulos de rotación más familiares, como rodar, inclinar y girar. En comparación con otros robots miniaturizados existentes, que ya tenían seis DoF, los robots NTU pueden girar 43 veces más rápido en uno de los grados críticos de movimiento, cuando se controlan con precisión.

Además de su agilidad, los materiales "blandos" con los que están construidos los hacen lo suficientemente flexibles como para replicar funcionalidades mecánicas esenciales. Uno de los prototipos, por ejemplo, puede 'nadar' de forma similar a una medusa, mientras que otro tiene una estructura que le permite sujetar y posicionar objetos diminutos con precisión. Esta versatilidad los convierte en una poderosa herramienta para llegar a áreas confinadas e inaccesibles a los robots tradicionales, con implicaciones particularmente prometedoras para la medicina, incluidas las intervenciones quirúrgicas en órganos de difícil acceso, como el cerebro.

Microrobots para la administración de medicamentos de precisión

En un aspecto innovador de la administración de medicamentos, los científicos de NTU desarrollaron una versión de microrobots para transportar y administrar medicamentos de forma controlada y reprogramable. Presentado en una publicación reciente en la prestigiosa revista Advanced Materials, el estudio demuestra que estos robots pueden transportar hasta cuatro tipos diferentes de medicamentos y liberarlos en órdenes y dosis programables. Esta capacidad única supera a los robots anteriores, que llevaban sólo tres tipos de medicamentos y carecían de un control preciso sobre el orden de liberación.

La aplicación de esta tecnología promete un avance significativo en terapias de alta precisión, con la posibilidad de minimizar los efectos secundarios de los tratamientos al dirigir los medicamentos sólo a las zonas afectadas, evitando posibles daños a los tejidos sanos.

Como lo menciona el Prof. Lum, la inspiración vino de la película de ciencia ficción de los años 60 “Viaje Fantástico”, donde un equipo es miniaturizado para llevar a cabo una misión dentro del cuerpo humano. “Lo que era ciencia ficción se está acercando a la realidad con esta innovación de nuestro laboratorio”, comentó Lum .

Experimentos de laboratorio prometedores

En pruebas de laboratorio, el robot fue colocado sobre una superficie dividida en cuatro secciones y demostró la capacidad de moverse a velocidades entre 0,30 mm y 16,5 mm por segundo, llegando a cada sección y liberando un medicamento diferente en cada una. En algunos entornos, el robot pudo navegar y liberar medicamentos de forma continua durante ocho horas, con un control de fugas casi inexistente. Esta estabilidad convierte a los microrobots en una solución potencial para tratamientos que requieren la administración precisa y controlada de múltiples medicamentos en lugares y momentos específicos.

Para la medicina, las implicaciones de esta tecnología van más allá de la administración de fármacos. El Dr. Yeo Leong Litt Leonard, consultor y cirujano del Hospital Universitario Nacional y del Hospital General Ng Teng Fong, cree que estas innovaciones algún día podrían reemplazar los métodos invasivos tradicionales, como el uso de catéteres.

“Actualmente utilizamos catéteres y cables para movernos a través de los vasos sanguíneos, pero anticipo que será cuestión de tiempo antes de que esta tecnología los supere. Estos robots pueden 'nadar' de forma autónoma alrededor del cuerpo y permanecer en lugares específicos para liberar gradualmente los medicamentos, lo cual es un método mucho más seguro que dejar un catéter o un stent en el cuerpo durante largos períodos de tiempo”, señaló el Dr. Yeo.

Los investigadores de NTU ahora planean explorar formas de miniaturizar aún más los robots, lo que podría hacerlos útiles para tratar afecciones como tumores cerebrales y cáncer de vejiga y colon. Antes de implementarlos en tratamientos humanos, los investigadores seguirán evaluando el rendimiento de los robots en dispositivos de simulación de órganos y en modelos animales Estas pruebas son fundamentales para garantizar la seguridad y eficacia de la tecnología en escenarios biomédicos reales.

Referencia de la noticia

Yang, Z., Xu, C., Lee, J. X., & Lum, G. Z. Magnetic Miniature Soft Robot with Reprogrammable Drug‐Dispensing Functionalities: Toward Advanced Targeted Combination Therapy. Advanced Materials (2024).