Tomando como inspiración el movimiento de los espermatozoides y bacterias, un grupo de científicos diseñó unos microrrobots capaces de impulsarse gracias a ondas de ultrasonido. El nuevo hallazgo podría ser útil para enviar fármacos de manera más eficiente y específica dentro del cuerpo humano.
El equipo de la Universidad Cornell en Estados Unidos, pretendía crear un pequeño robot que pudiera navegar por el interior del cuerpo humano. Sin embargo, para un bot del tamaño de una célula controlado a distancia es imposible transportar una batería que le permita realizar esta función. Por tanto, decidieron usar ondas de ultrasonido de una clase considerada «segura para estudios clínicos» por la Administración estadounidense de Alimentos y Medicamentos (FDA).
Microrrobot propulsado por ondas de ultrasonido
Inicialmente, el equipo intentó diseñar e imprimir en 3D un pequeño robot que imitaba la forma en que las bacterias usan los flagelos para impulsarse. Sin embargo, el esfuerzo se vino abajo. Posteriormente, comenzaron a explorar un enfoque menos literal. Aunque aún había un obstáculo: no sabían cómo operarlo, pues el pequeño robot debe activarse antes de que pudiese nadar.
“Las bacterias y los espermatozoides básicamente consumen materia orgánica en el líquido que los rodea, y eso es suficiente para alimentarlos”, dijo Mingming Wu, líder del equipo de la Universidad Cornell. “Pero para los robots de ingeniería, eso es difícil, porque si llevan una batería, es demasiado pesado para mover”.
La solución, aunque distinta, logra a la perfección el objetivo. El diminuto robot tiene una forma triangular con un par de cavidades por detrás para atrapar burbujas de aire al entrar en contacto con sustancias líquidas. Luego, cuando un transductor de ultrasonidos apunta al microrrobot. Las burbujas lo guían e impulsan y así logra realizar su recorrido.
Los detalles y aspectos técnicos de este microrrobot propulsado por ondas de ultrasonido se publicaron en la revista académica Lab on a Chip. “Microrrobots nadadores de inspiración biológica controlados remotamente por ondas de ultrasonido” es el título del texto.
Investigaciones anteriores similares
Anteriormente, otros investigadores intentaron crear micorrobots con una función similar, pero usaban una sola burbuja para impulsarlos.
En la búsqueda de mejores diagnósticos y una mayor eficacia en el tratamiento del cáncer gastrointestinal, un equipo de científicos desarrolló en 2019 unos microrrobots autopropulsados que pueden llevar medicamentos a los lugares precisos donde se encuentra el tumor. Estos dispositivos son controlados y monitoreados por el personal de salud y pueden ser utilizados también para realizar microcirugías.
Los microrrobots son ingeridos y se rastrean mediante una tomografía acústica computarizada que utiliza puntos de luz infrarrojos para detectarlos. Como la hemoglobina absorbe bien la luz infrarroja dentro de los glóbulos rojos, las moléculas de hemoglobina comienzan a vibrar intensamente y esta vibración se puede detectar con sensores de ultrasonido.
Estos microrobots también son empujados en todo tipo de direcciones. Debido a que hay muchos de ellos y se concentran alrededor del área de tratamiento, muchos de los microrobots se alojan en la superficie de la pared intestinal, liberando el medicamento dentro de su recubrimiento.
Un hallazgo único para la administración de fármacos
Los investigadores de la Universidad Cornell, quienes usaron dos cavidades de diferente diámetro con dos burbujas, son los primeros en demostrar la funcionalidad de los microrrobots propulsados por ondas de ultrasonido y abren la puerta a la administración de fármacos al interior del cuerpo.
Además, el grupo liderado por la profesora Mingming Wu varió la frecuencia de resonancia de las ondas sonoras. Asimismo, podían estimular cualquiera de las dos burbujas o ambas al mismo tiempo, controlando así la dirección del microrrobot propulsado por ondas de ultrasonido.
El próximo desafío será hacer que los nadadores sean biocompatibles, de modo que puedan recorrer las células sanguíneas que son aproximadamente de su tamaño. En el futuro, estos microrrobots propulsados por ondas de ultrasonido también deberán estar hechos de un material biodegradable, de modo que se puedan enviar varios robots a la vez.
Al respecto, Wu explicó que para administrar medicamentos se puede tener un grupo de nadadores de microrrobots, y si uno de ellos falla durante el vuelo, eso no es un problema. ·En cierto modo, es un sistema más robusto”, dijo. Además, agregó que por ser más pequeño no significa que sea más débil, pues estas herramientas inspiradas en la naturaleza «suelen ser más sostenibles, porque la naturaleza ha demostrado que funcionan“.
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