Un equipo de ingenieros de la Universidad de Colorado Boulder ha diseñado una nueva clase de diminutos robots autopropulsados ​​que pueden deslizarse a través de líquidos a velocidades increíbles, y que algún día incluso pueden entregar medicamentos recetados a lugares de difícil acceso dentro del cuerpo humano. cuerpo.

Los investigadores describen a sus mini proveedores de atención médica en un artículo publicado el mes pasado en la revista Small.

« Imagínese si los microrobots pudieran realizar ciertas tareas en el cuerpo, como cirugías no invasivas », dijo Jin Lee, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Química y Biológica. « En lugar de cortar al paciente, podemos simplemente introducir los robots en el cuerpo a través de una pastilla o una inyección, y ellos mismos realizarían el procedimiento ».

Lee y sus colegas aún no están allí, pero la nueva investigación es un gran paso adelante para los robots diminutos.

Los microrobots del grupo son realmente pequeños. Cada uno mide solo 20 micrómetros de ancho, varias veces más pequeño que el ancho de un cabello humano. También son muy rápidos, capaces de viajar a velocidades de unos 3 milímetros por segundo, o aproximadamente 9000 veces su propia longitud por minuto. Eso es muchas veces más rápido que un guepardo en términos relativos.

También tienen mucho potencial. En el nuevo estudio, el grupo desplegó flotas de estas máquinas para transportar dosis de dexametasona, un medicamento esteroide común, a las vejigas de ratones de laboratorio. Los resultados sugieren que los microrobots pueden ser una herramienta útil para tratar enfermedades de la vejiga y otras enfermedades en las personas.

« Los robots a microescala han generado mucho entusiasmo en los círculos científicos, pero lo que los hace interesantes para nosotros es que podemos diseñarlos para realizar tareas útiles en el cuerpo », dijo C. Wyatt Shields, coautor del nuevo estudio y profesor asistente de ingeniería química y biológica.

viaje fantastico

Si eso suena como algo sacado de la ciencia ficción, es porque lo es. En la película clásica Fantastic Voyage, un grupo de aventureros viaja a través de un submarino encogido hacia el cuerpo de un hombre en coma.

« La película se estrenó en 1966. Hoy vivimos en una era de robots a escala micrométrica y nanométrica », dijo Lee.

Él imagina que, al igual que en la película, los microrobots podrían girar a través del torrente sanguíneo de una persona, buscando áreas específicas para tratar diversas dolencias.

El equipo fabrica sus microrobots con materiales llamados polímeros biocompatibles utilizando una tecnología similar a la impresión 3D. Las máquinas se parecen un poco a pequeños cohetes y vienen completas con tres diminutas aletas. También incluyen algo extra : cada uno de los robots lleva una pequeña burbuja de aire atrapado, similar a lo que sucede cuando sumerges un vaso boca abajo en agua. Si expone las máquinas a un campo acústico, como el que se usa en el ultrasonido, las burbujas comenzarán a vibrar salvajemente, empujando el agua y disparando a los robots hacia adelante.

Otros coautores de CU Boulder del nuevo estudio incluyen a Nick Bottenus, profesor asistente de ingeniería mecánica; Ankur Gupta, profesor asistente de ingeniería química y biológica; y los estudiantes graduados de ingeniería Ritu Raj, Cooper Thome, Nicole Day y Payton Martinez.

Para probar sus microrobots, los investigadores se fijaron en un problema común para los humanos: la enfermedad de la vejiga.

trayendo alivio

La cistitis intersticial, también conocida como síndrome de vejiga dolorosa, afecta a millones de estadounidenses y, como su nombre indica, puede causar dolor pélvico intenso. El tratamiento de la enfermedad puede ser igualmente incómodo. A menudo, los pacientes tienen que acudir a una clínica varias veces durante un período de semanas donde un médico inyecta una solución fuerte de dexametasona en la vejiga a través de un catéter.

Lee cree que los microrobots pueden proporcionar algo de alivio.

En experimentos de laboratorio, los investigadores fabricaron escuelas de microrobots que encapsulaban altas concentraciones de dexametasona. Luego introdujeron miles de esos bots en las vejigas de ratones de laboratorio. El resultado fue un viaje fantástico de la vida real : los microrobots se dispersaron a través de los órganos antes de adherirse a las paredes de la vejiga, lo que probablemente haría que fuera difícil orinar.

Una vez allí, las máquinas liberaron lentamente su dexametasona en el transcurso de unos dos días. Tal flujo constante de medicamentos podría permitir que los pacientes reciban más medicamentos durante un período de tiempo más largo, dijo Lee, mejorando los resultados para los pacientes.

Agregó que el equipo tiene mucho trabajo por hacer antes de que los microrobots puedan viajar a través de cuerpos humanos reales. Para empezar, el grupo quiere que las máquinas sean completamente biodegradables para que eventualmente se disuelvan en el cuerpo.

« Si podemos hacer que estas partículas funcionen en la vejiga », dijo Lee, « entonces podemos lograr una liberación más sostenida del fármaco, y tal vez los pacientes no tengan que acudir a la clínica con tanta frecuencia ».