Los microrrobots de uso médico, el avance tecnológico del año

La conferencia Falling Walls reconoce el trabajo de Metin Sitti y su equipo como el mayor descubrimiento de 2020

Metin Sitti (segundo por la derecha en la primera fila) con su equipo.
Metin Sitti (segundo por la derecha en la primera fila) con su equipo.Max Planck Institute for Intelligent Systems

Falling Walls es un congreso internacional que cada 9 de noviembre conmemora la caída del Muro de Berlín premiando los principales avances científicos del año. Debido a la pandemia, esta vez se han fusionado con la Semana de la Ciencia de Berlín para lanzar en abierto un programa virtual con más de 200 actividades y 500 ponentes. Este lunes, como broche final, han galardonado al investigador turco-estadounidense Metin Sitti por lo que consideran una revolución en robótica.

Cuando el Muro cayó, Sitti aún estudiaba ingeniería electrónica en Estambul. Décadas más tarde, e inspirándose en cómo se mueven gusanos y medusas —algo que le encantaba observar de niño—, él y su equipo han diseñado robots micrométricos que pueden reptar sin cables. Son dispositivos blandos capaces de deformarse y moverse por dentro del cuerpo humano como si fueran orugas.

Las acciones de un robot tradicional están gobernadas por chips electrónicos, y son posibles gracias a motores, pistones y ruedas. Para fabricar un robot tan pequeño, hay que prescindir de todos esos componentes. “Ni siquiera cabe una batería, y eso es un gran obstáculo”, explica el ingeniero. Para lograr robots autónomos y versátiles, y asumiendo que debían prescindir de la electricidad, en su equipo recurrieron al magnetismo.

Una vez se fabrica el dispositivo, para lo que usan polímeros sintéticos, aprovechan las propiedades del material y su estructura para que el robot pueda moverse, saltar, flotar o nadar. Jugando con la combinación adecuada, la forma del robot y su movimiento se pueden controlar utilizando señales magnéticas externas. Eso permitiría el uso de estos dispositivos en medicina. “Nuestro organismo es transparente para los campos magnéticos, así que estos dispositivos se pueden controlar desde fuera del cuerpo”, según el investigador. Estos campos, además, son seguros para el ser humano —y no solo en los hospitales; estamos constantemente expuestos al magnetismo solar—.

Un microrrobot magnético, junto a una moneda.
Un microrrobot magnético, junto a una moneda.Max Planck Institute for Intelligent Systems

Al manipular su forma, se puede controlar no solo la navegación de estos dispositivos por el cuerpo, sino además dotarlos de otras funciones. Por ejemplo, para poderlos utilizar en diagnóstico (tomando pequeñas muestras de tejido) o tratamiento de enfermedades (cargando un fármaco).

Ahora, han creado unos microrrobots que imitan a los leucocitos, nuestras células inmunitarias, para dirigir fármacos específicamente a las células de un tumor. De nuevo gracias al magnetismo, pueden conducir estos microrrobots por la sangre, incluso a contracorriente. Para ello, la clave ha sido diseñarlos con la misma forma y tamaño que los leucocitos. Estas células, en vez de viajar arrastradas por el torrente de sangre como los glóbulos rojos, son capaces de rodar por las paredes de los vasos sanguíneos, donde el flujo es menos violento.

Es posible controlar la liberación del fármaco que carga el robot, evitando que se desparrame por el torrente sanguíneo y logrando que solo se desprenda al llegar a su destino

Por otro lado, cambiando la forma del dispositivo es posible controlar la liberación del fármaco que carga el robot, evitando que se desparrame por el torrente sanguíneo y logrando que solo se desprenda al llegar a su destino. “A veces, con quimioterapia, apenas un 3% del fármaco llega al tumor. De esta manera, podríamos aumentar la eficacia del tratamiento y además reducir los efectos secundarios”, según Sitti.

Todo en sistemas de laboratorio por ahora, eso sí, aunque ya están haciendo las primeras pruebas con roedores. “Los resultados iniciales son prometedores, estamos utilizando materiales biocompatibles y no parecen generar reacciones adversas”, afirma Sitti, que confía en poder comenzar los ensayos en humanos en cinco o diez años.

El galardonado, que dirige el Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes en Stuttgart (Alemania), lidera un equipo internacional de casi 40 personas. “Es un grupo muy diverso, con ingenieros, químicos, biólogos y médicos”, dice. Destaca, además, la estabilidad que les brinda el Max Planck: “si tuviéramos que pedir financiación constantemente, no sería posible hacer proyectos tan arriesgados y novedosos”.

Esta investigación “señala el camino a una revolución en medicina” para Joël Mesot, presidente del Instituto Suizo de Tecnología (ETH). “La idea de que estos microrrobots permitirán llevar tratamientos por dentro de los vasos sanguíneos con una precisión milimétrica, o realizar biopsias, nos acerca un paso más a las terapias no invasivas y a la medicina ayudada por robots”, añade. “Es estupendo ver cómo cada vez más investigadores traspasan las fronteras entre disciplinas”, subraya Helga Nowotny, reputada socióloga austriaca y presidenta del jurado.

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