Microrrobots de gelatina navegarán por tu sangre para dejar el fármaco donde hace falta

Un equipo internacional de científicos ha desarrollado un sistema de micro y nanorrobots capaces de navegar por los intrincados conductos y vasos sanguíneos del cuerpo para liberar medicamentos con una precisión milimétrica, lo que permitirá administrar tratamientos más seguros y específicos, y evitar muchos efectos secundarios no deseados.

El sistema ha sido diseñado por un equipo de científicos liderado por Salvador Pané i Vidal y por Bradley Nelson, ambos adscritos al Instituto ETH de Zurich (Suiza), y en el que han participado la Universidad de Barcelona y diversos centros y universidades de Alemania, Grecia, Portugal y China.

Para hacer frente a algunas patologías, como los ictus o los tumores, algunos fármacos se administran y circulan por el torrente sanguíneo pero eso hace que el medicamento llegue a todo el organismo y no solo a un área específica, son los tratamientos farmacológicos sistémicos.

Estos tratamientos suelen causar efectos secundarios y suponen casi un tercio de los fracasos en los ensayos clínicos, de ahí la necesidad de buscar estrategias precisas y específicas para la administración de fármacos, escriben los autores en el estudio cuyos detalles se han publicado el pasado jueves en la revista Science.

El nuevo sistema de microrrobots desarrollado por este equipo permite liberar los medicamentos directamente a los tejidos enfermos.

“A diferencia de muchas nanoterapias convencionales que dependen de la circulación y de fenómenos pasivos, nuestro sistema añade navegación activa y control magnético de unas cápsulas microrrobóticas magnéticas para liberar el fármaco exactamente donde se necesita”, resume a EFE el investigador catalán y colíder del estudio, Salvador Pané i Vidal.

Los microrrobots “podrían utilizarse para ictus, liberando un trombolítico directamente sobre el trombo, o en tumores, para la difusión local de agentes quimioterapéuticos” pero también en lesiones locales del sistema vascular o nervioso, en malformaciones vasculares y contra infecciones.

Dirigida desde el quirófano

Los últimos avances en la ciencia de los materiales y en los sistemas de control han permitido crear microrrobots capaces de realizar movimientos complejos y de liberar fármacos en entornos biológicos difíciles, pero el uso de estas tecnologías en la práctica clínica sigue siendo un reto pendiente.

Basándose en un trabajo anterior, Fabian Landers, autor principal del artículo e investigador postdoctoral en el Laboratorio de Robótica Multiescala de la ETH de Zúrich, y sus colegas han creado un sistema microrrobótico guiado magnéticamente que integra un sistema de navegación electromagnética denominado Navion, un catéter de liberación personalizado y una cápsula soluble rellena de fármacos.

“Cada microrrobot es una cápsula de gelatina biodegradable y biocompatible con nanopartículas magnéticas y de tántalo, unos componentes ya aprobados para otros usos, lo que potencialmente facilita la traslación regulatoria”, explica Pané a Efe.

Estas nanopartículas permiten guiar las cápsulas con imanes a través del cuerpo hasta su destino (un trombo o un tumor, por ejemplo) y controlar todo el recorrido en tiempo real mediante imágenes de rayos X.

Para dirigir los microrrobots con precisión, el equipo desarrolló un sistema de navegación electromagnética modular apto para usar en el quirófano y que permite dirigir la cápsula y maniobrar en sitios complicados como la bifurcación de los vasos.

Una vez en su destino, cuando ha liberado el medicamento, el microrrobot puede activarse para que se disuelva de forma segura dentro del cuerpo.

Además, el sistema ha sido diseñado para ir a contracorriente en el torrente sanguíneo y viajar a más de 20 centímetros por segundo porque “es sorprendente la cantidad de sangre que fluye por nuestros vasos y a una velocidad tan alta. Nuestro sistema de navegación debe ser capaz de soportar todo esto”, comenta el colíder del estudio Fabian Landers.

Pruebas en modelos animales

Para probar el sistema, el equipo utilizó vasos sanguíneos fabricados con silicona. Una vez superadas las pruebas, testaron la viabilidad del sistema de navegación en cerdos en el líquido cefalorraquídeo de una oveja.

Las pruebas demostraron que el sistema maniobra a través de vasos sanguíneos y espacios cerebroespinales complejos, que es posible activar la destrucción inocua del microrrobot, y que las cápsulas liberan con precisión milimétrica los fármacos en los lugares escogidos, incluso en los vasos más pequeños.

“Aunque queda mucho trabajo por hacer para trasladar plenamente esta tecnología a la práctica clínica, nuestros resultados proporcionan un marco sólido para abordar los complejos retos asociados a la administración dirigida de fármacos”, escriben los autores del trabajo.

El próximo paso será hacer estudios preclínicos por indicación (en ictus, aneurismas, tumores, infecciones) para fijar aspectos como las dosis, la seguridad, o la eliminación de los microrrobots, y optimizar la navegación en anatomías complejas con el sistema de navegación magnética Navion.

“Si los resultados en animales grandes se mantienen sólidos, un primer ensayo en humanos podría plantearse en un horizonte de 5 a 10 años, y en escenarios de alta necesidad clínica, el plazo podría acortarse a unos 5 años”, avanza Pané en declaraciones a Efe.

“Los médicos ya están haciendo un trabajo increíble en los hospitales. Lo que nos impulsa es el conocimiento de que tenemos una tecnología que nos permite ayudar a los pacientes de manera más rápida y efectiva y darles nuevas esperanzas a través de terapias innovadoras”, finalizó Fabian Landers, en un comunicado del centro de investigación.