Por Canuto  

Científicos de NTU Singapore desarrollaron un robot blando de apenas 4,4 milímetros que puede moverse, cortar tejido, liberar fármacos, recoger muestras y generar calor mediante control magnético inalámbrico. El dispositivo todavía se encuentra en etapa experimental, pero sus pruebas en hígado de pollo y materiales que imitan tejidos blandos apuntan a una nueva generación de procedimientos médicos mínimamente invasivos.
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  • El minirobot mide 4,4 milímetros y cambia entre cinco funciones en menos de un segundo.
  • Sus tareas incluyen cortar tejidos, liberar fármacos, agarrar muestras y generar calor localizado.
  • Las pruebas de laboratorio mostraron más de 99% de viabilidad en células de piel humana expuestas a sus materiales.

Un equipo de científicos de la Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore), desarrolló un robot quirúrgico blando del tamaño aproximado de una semilla, con una longitud de apenas 4,4 milímetros. El dispositivo puede desplazarse sobre superficies blandas e irregulares y ejecutar cinco funciones quirúrgicas de forma inalámbrica, una combinación que podría aumentar la precisión de ciertos procedimientos médicos mínimamente invasivos.

Controlado mediante campos magnéticos débiles, el minirobot puede moverse, cortar tejidos biológicos, liberar fármacos, agarrar y almacenar muestras de tejido, o producir calor localizado a distancia. El equipo afirma que el dispositivo puede cambiar entre esas funciones en menos de un segundo, aunque los resultados descritos corresponden a pruebas de laboratorio y no a intervenciones en pacientes.

Un dispositivo pequeño con varias herramientas

La investigación fue liderada por el profesor asociado Lum Guo Zhan, de la School of Mechanical and Aerospace Engineering de NTU Singapore, y publicada en la revista académica Advanced Materials. En el laboratorio, los investigadores utilizaron bobinas magnéticas para dirigir el robot y activar diferentes herramientas integradas en su estructura, entre ellas una pequeña hoja para cortar tejido.

El mismo sistema también permitió dispensar partículas que simulaban fármacos, tomar y conservar muestras de tejido, además de emitir calor sobre una zona específica. Esta versatilidad busca superar una limitación habitual de los robots magnéticos miniaturizados, que suelen concentrarse en una o dos tareas debido al reducido espacio disponible para incorporar mecanismos adicionales.

“La mayoría de los robots magnéticos como este solo pueden realizar una o dos funciones. Nuestra última invención ya puede hacer cinco, y nuestro objetivo a largo plazo es que los médicos usen estos minirobots en el cuerpo, los naveguen hasta una ubicación específica y los usen para realizar tratamientos”, afirmó Lum.

El investigador es pionero en el desarrollo de minirobots fabricados con materiales blandos y flexibles, una característica que puede resultar útil en ambientes biológicos delicados. La meta planteada por su equipo no implica que el dispositivo ya esté listo para sustituir instrumentos clínicos, sino que apunta a construir una plataforma capaz de integrar navegación, intervención y administración terapéutica en un solo cuerpo diminuto.

El reto de controlar varias partes

Para introducir múltiples funciones en un robot de unos pocos milímetros, el equipo creó un mecanismo de control activado por campos magnéticos que puede reprogramarse en menos de un segundo. El cuerpo está fabricado con materiales magnéticos blandos, incluidos PDMS y Ecoflex, siliconas utilizadas en robótica blanda porque pueden deformarse y moldearse en estructuras pequeñas.

Los investigadores incorporaron micropartículas magnéticas de 5 micrómetros en distintas zonas del dispositivo, de modo que cada sección pudiera responder de manera diferenciada a los campos externos. En el centro instalaron un módulo magnético que puede magnetizarse, desmagnetizarse y remagnetizarse en varias direcciones, con cada orientación asociada a una función concreta.

El diseño también separa las regiones magnéticas para que solo una parte del robot reaccione ante un campo determinado, mientras las demás mantienen su forma y permanecen inmóviles. Esta arquitectura aborda un problema importante a escala microscópica, porque un campo magnético puede afectar simultáneamente todo el dispositivo y hacer que se comporte como un único imán.

Cuando todas las partes responden al mismo tiempo, el robot pierde precisión para moverse o desplegar una herramienta específica. La solución de NTU Singapore pretende que el control sea más selectivo, aunque todavía será necesario determinar cómo funcionará esa precisión en fluidos, tejidos vivos y espacios anatómicos con movimiento constante.

Más movilidad para espacios estrechos

El minirobot incorpora además un sexto grado de libertad, el rodamiento alrededor de su propio eje longitudinal, una capacidad que amplía las posibilidades de posicionamiento. La mayoría de los robots magnéticos en miniatura descritos por el equipo cuentan con cinco grados de libertad: desplazamiento en tres ejes y rotación en dos direcciones.

Ese movimiento adicional puede ayudar al dispositivo a orientarse en pasajes estrechos, blandos e irregulares, donde una simple traslación no basta para colocar una herramienta con exactitud. La posibilidad de girar sobre su eje también resulta relevante cuando el robot necesita alinear una hoja, una pinza o una zona generadora de calor con un objetivo específico.

A diferencia de los diseños con apariencia de babosa, el robot de NTU Singapore tiene un cuerpo sólido, aunque flexible. Según la descripción del equipo, esta estructura puede hacerlo más resistente y facilitar su recuperación después del uso, dos factores que tendrán importancia si futuras versiones llegan a probarse en entornos médicos reales.

Los minirobots guiados magnéticamente se estudian como una alternativa potencial para reducir el tamaño de las incisiones y limitar la necesidad de instrumentos voluminosos. En teoría, una plataforma de este tipo permitiría llevar una herramienta hasta zonas profundas del cuerpo, pero su aplicación clínica dependerá de sistemas confiables para guiarla, localizarla, recuperarla y confirmar que la intervención se realizó correctamente.

Pruebas en modelos de tejido

El equipo evaluó las funciones quirúrgicas del dispositivo utilizando modelos biológicos, entre ellos hígado de pollo, y materiales basados en gelatina que simulaban tejido blando. Durante las pruebas, el robot cortó tejido, liberó partículas empleadas como sustituto de fármacos, agarró muestras y generó calor localizado después de recibir estímulos magnéticos.

Para producir calor, los investigadores expusieron el robot a un campo magnético alterno de alta frecuencia, lo que provocó que sus materiales magnéticos generaran energía térmica a distancia. El mecanismo guarda relación con la hipertermia magnética, un enfoque que se explora para tratar el cáncer mediante calor dirigido, aunque estos experimentos no demuestran eficacia terapéutica en pacientes.

La investigación también incluyó una evaluación inicial de biocompatibilidad en condiciones de laboratorio, con células de piel humana expuestas a los materiales del robot. Más del 99% de las células permanecieron viables, una proporción similar a la del grupo de control, resultado que sugiere una toxicidad baja bajo las condiciones concretas del experimento.

Ese hallazgo no equivale todavía a una certificación de seguridad para uso interno, ya que una aplicación médica requeriría evaluar otros aspectos, como la respuesta inmunitaria, la degradación de los materiales, la recuperación del dispositivo y su comportamiento ante órganos en movimiento. El propio equipo reconoce que aún debe probar cómo se guiará y supervisará el robot en escenarios clínicos realistas.

El camino hacia la medicina clínica

Entre los coautores del trabajo figuran las egresadas de MAE de NTU Singapore, Chelsea Shan Xian Ng y Yu Xuan Yeoh, además del estudiante de doctorado Nicholas Yong Wei Foo. El grupo explora ahora la integración del minirobot con tecnologías de imagen, sistemas de detección y modelos artificiales de órganos que reproduzcan con mayor realismo las propiedades físicas de los tejidos humanos.

La incorporación de imágenes y sensores podría permitir a los médicos conocer la ubicación del robot y verificar sus acciones sin depender únicamente de los comandos magnéticos. También ayudaría a estudiar posibles errores de navegación, obstáculos anatómicos y límites de fuerza antes de considerar evaluaciones más avanzadas.

Lum trabaja además con cirujanos para entender cómo una tecnología de este tipo podría integrarse en los flujos de trabajo clínicos. “Para que estos robots se acerquen a un uso práctico, necesitamos entender no solo cómo funcionan en el laboratorio, sino cómo podrían guiarse, monitorearse y controlarse en entornos médicos realistas”, añadió el profesor asociado.

El doctor Yeo Leong Litt, Leonard, consultor principal de la División de Neurología del National University Hospital, ofreció una valoración independiente sobre el potencial del diseño. A su juicio, estos robots podrían atravesar entornos complejos y realizar tareas como administrar medicamentos, practicar biopsias y aplicar calor terapéutico, con la posibilidad de reemplazar algunos aspectos de la cirugía radiológica intervencionista y convertirse en una nueva modalidad de terapia.

La visión del especialista es una posibilidad de largo plazo, no una conclusión derivada de las pruebas actuales, que se limitaron a modelos de tejido y ensayos celulares. Por ahora, el avance de NTU Singapore muestra que un único robot blando puede reunir movilidad y cinco funciones quirúrgicas, mientras la investigación futura deberá demostrar si esa capacidad puede trasladarse con seguridad y precisión al cuerpo humano.

Imagen original de DiarioBitcoin, creada con inteligencia artificial, de uso libre, licenciada bajo Dominio Público.

Este artículo fue escrito por un redactor de contenido de IA y revisado por un editor humano para garantizar calidad y precisión.


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