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Micro robots bio-inspirados realizan operaciones médicas por control remoto

Científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausanne han desarrollado un nuevo método para construir microrobots que se introducen en el cuerpo del ser humano para entregar medicación y realizar ciertas operaciones médicas como por ejemplo limpiar arterias obstruidas.

Micro robots bio-inspirados realizan operaciones médicas por control remoto

Durante los últimos años, científicos de todo el mundo han estudiado distintas maneras de usar robots en miniatura para tratar de la mejor manera posible distintas enfermedades. Los robots son diseñados para entrar en el cuerpo, donde pueden entregar medicación en puntos específicos o realizar pequeñas operaciones como limpiar arterias obstruidas. Reemplazarían cirugías invasivas, a veces complicadas, por lo que se optimizaría la medicina. 

El científico Selman Sakar, de la Escuela Politécnica Federal de Lausanne (EPFL) junto con Hen-Wei Huang y Bradley Nelson de la Escuela Politécnica Federal de Zurich (ETHZ) han desarrollado, según indica un comunicado de la EPFL, un método simple y versátil para construir robots bio-inspirados y equiparlos con las características más avanzadas. También han creado una plataforma para testar varios diseños de robots y estudiar distintos modos de locomoción. Su trabajo, publicado en Nature Communications, indica cómo fabricar complejos micro robots reconfigurables y complejos. Han construido una plataforma integrada de manipulación que funciona por control remoto y que permite controlar el movimiento de los robots con ayuda de los campos electromagnéticos y hacer que cambien de forma cuando se eleva su temperatura. 

Un robot que se parece y se mueve como una bacteria

Al contrario de los robots convencionales, estos micro robots son suaves, flexibles y no usan motor. Están hechos de hidrogel biocompatible y nanopartículas magnéticas. Estas nanopartículas tienen dos funciones: dan forma al micro robot durante el proceso de fabricación y hacen que se mueva y nade cuando se activa el campo electromagnético. 

Estos microrobots se fabrican en varios pasos. Primero, las nanopartículas se introducen en capas de hidrogel biocompatible. Después se aplica un campo electromagnético para orientar las nanopartículas en diferentes partes del robot, seguido de un procedimiento de polimerización para «solidificar» el hidrogel. Después de esto, el robot es introducido en agua, donde se dobla de distintas formas, dependiendo de la orientación de las nanopartículas dentro del gel, para formar la arquitectura final en 3D del microrobot. 

Una vez que tenemos la forma del microrobot, se utiliza un campo electromagnético para hacer que el robot nade. Después, cuando se ha calentado, el robot cambia de forma y se despliega. Este método de fabricación permite a los investigadores fabricar microrobots que imitan a las bacterias que causan la Tripanosomiasis africana, también conocida como la enfermedad del sueño. Esta bacteria en particular utiliza un flagelo para propulsarse, pero lo oculta una vez que está en la sangre, como mecanismo de superviviencia. 

Los investigadores han probado distintos diseños de micro robots hasta dar con uno que imitaba este comportamiento. El prototipo de robot presentado en este trabajo tiene un flagelo igual que el de una bacteria que le permite nadar. Cuando es calentado con un láser, el flagelo se envuelve alrededor del cuerpo del robot y «se esconde». 

«Mostramos como, tanto el cuerpo de una bacteria como su flagelo, juegan un papel importante su propio movimiento», indica Selman Sakar.

«Nuestro nuevo método de producción nos deja probar una gran variedad de formas y combinaciones para obtener la mayor capacidad de movimiento para una tarea en concreto.

Nuestra investigación también permite tener una percepción de cómo una bacteria se mueve dentro del cuerpo del ser humano y se adapta a los cambios en su micro-entorno».

De momento, los micro robots siguen en desarrollo. «Siguen habiendo muchos factores que debemos tener en cuenta», comenta Sakar.

«Por ahora tenemos que estar seguros de que los micro robots no causarán efectos secundarios en los pacientes». 

Referencia

Soft micromachines with programmable motility and morphology, Hen-Wei Huang, Mahmut Selman Sakar,  Andrew J. Petruska,  Salvador Pané, Bradley J. Nelson. Nature Communications, 22 July 2016, Article number: 12263/ doi:10.1038/ncomms12263
 

RedacciónT21

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