OXFORD, REINO UNIDO – La medicina de precisión ha dado un paso significativo hacia el futuro con el desarrollo de microrrobots magnéticos capaces de transportar y liberar medicamentos de manera dirigida en el cuerpo humano. Este avance, liderado por investigadores de la Universidad de Oxford y la Universidad de Michigan, en colaboración con el Imperial College London, ha sido publicado en la revista Science Advances.
Estos dispositivos, conocidos como microrrobots derivados de gotas magnéticas permanentes (PMDMs, por sus siglas en inglés), ofrecen nuevas posibilidades para tratamientos localizados y mínimamente invasivos en enfermedades complejas como la inflamatoria intestinal y el cáncer. La capacidad de estos microrrobots para navegar por entornos biológicos complejos y liberar fármacos en zonas específicas marca un hito en la medicina moderna.
El funcionamiento de los PMDMs
Los PMDMs presentan una estructura de doble fase: una parte de hidrogel biocompatible que transporta el fármaco o células terapéuticas, y una parte magnética compuesta por micropartículas de neodimio-hierro-boro (NdFeB), que permite su control remoto mediante campos magnéticos. Esta configuración, conocida como Janus, se obtiene a través de un innovador proceso de microfluídica en cascada, que permite la producción masiva de estos dispositivos a una velocidad de hasta 300 unidades por minuto.
“La microfluídica nos permite generar cientos de microrrobots en minutos, lo que incrementa la eficiencia y reduce los costos de fabricación”, explicó Yuanxiong Cao, coautor principal del estudio.
La capacidad de los PMDMs para ensamblarse en cadenas y adoptar diferentes modos de locomoción —como caminar, gatear, oscilar y desplazarse lateralmente— en respuesta a campos magnéticos alternos, les permite navegar por terrenos irregulares y adaptarse a espacios confinados dentro del cuerpo humano.
Validación experimental y aplicaciones clínicas
La validación experimental de los PMDMs incluyó pruebas en modelos biológicos relevantes. En un experimento que simuló el tratamiento de la enfermedad inflamatoria intestinal, los microrrobots fueron introducidos en un segmento de intestino porcino mediante un catéter. Una vez en el interior, se dirigieron con precisión al sitio objetivo utilizando un campo magnético externo, liberando el fármaco en el lugar deseado.
Además, los PMDMs demostraron su capacidad para alcanzar zonas de difícil acceso en un cartílago humano impreso en 3D, liberando el medicamento de forma localizada y regresando al punto de entrada para su recuperación. Este proceso minimiza el riesgo de residuos magnéticos en el organismo.
“Me sorprendió el nivel de control que tenemos sobre las partículas, especialmente en los ciclos de ensamblaje y desensamblaje, según la frecuencia del campo magnético”, destacó Philipp Schönhöfer, líder del equipo de simulaciones computacionales en la Universidad de Michigan.
Ventajas y futuro de los microrrobots
Una de las principales ventajas de esta tecnología es la posibilidad de recuperar completamente los microrrobots tras la liberación del fármaco. A diferencia de otros sistemas magnéticos, los PMDMs mantienen su integridad estructural incluso después de la degradación del hidrogel, facilitando su extracción y reduciendo potenciales efectos adversos.
El diseño modular de los PMDMs permite adaptar la composición del hidrogel y la carga terapéutica a las necesidades específicas de cada tratamiento. Esto es especialmente útil en enfermedades inflamatorias intestinales, donde es necesario administrar múltiples fármacos en diferentes zonas del tracto digestivo, o en tumores sólidos, donde la entrega secuencial de quimioterápicos podría optimizar la eficacia del tratamiento.
El equipo de investigación planea integrar los PMDMs con plataformas avanzadas de control electromagnético y sistemas de seguimiento en tiempo real para mejorar la precisión y autonomía de la navegación en entornos biológicos complejos. Además, el uso de algoritmos de aprendizaje por refuerzo podría permitir la adaptación dinámica de la trayectoria de los microrrobots, optimizando la entrega del fármaco y la evasión de obstáculos.
“Con este trabajo, nos acercamos a una entrega terapéutica muy avanzada. Nuestras técnicas de fabricación permiten crear sistemas robóticos blandos con características y capacidades de movimiento notables”, afirmó Molly Stevens, profesora de Bionanociencia en la Universidad de Oxford.
Este avance en la tecnología de microrrobots magnéticos promete revolucionar la forma en que se administran los tratamientos médicos, ofreciendo una solución más precisa y menos invasiva para una variedad de enfermedades complejas.