Pequenos robôs ‘maníacos’ podem entregar drogas diretamente ao sistema nervoso central

Resumo: Microrrobôs magnéticos se movem contra o fluxo de fluido e fornecem substâncias com precisão aos materiais neurais.

Fonte: Fronteiras

Você deixaria um minúsculo MANiAC viajar pelo seu sistema nervoso para tratá-lo com drogas? Você pode estar inclinado a dizer não, mas no futuro, “nanobastões alinhados magneticamente em cápsulas de alginato” (MANiACs) podem fazer parte de um arsenal avançado de tecnologias de distribuição de medicamentos à disposição dos médicos.

Um estudo recente em Fronteiras em robótica e IA é o primeiro a investigar como esses minúsculos robôs podem funcionar como veículos de entrega de drogas no tecido neural.

O estudo descobriu que, quando controlados por um campo magnético, os minúsculos robôs macios podem se mover contra o fluxo de fluido, escalar encostas e se mover em tecidos neurais, como a medula espinhal, e depositar substâncias em locais precisos.

As doenças do sistema nervoso central podem ser difíceis de tratar. “A distribuição de medicamentos por via oral ou intravenosa, por exemplo, para combater câncer ou doenças neurológicas, pode afetar regiões do corpo e do sistema nervoso não relacionadas à doença”, explicou Lamar Mair, da Weinberg Medical Physics, uma empresa de dispositivos médicos com sede nos EUA e um parceiro industrial no estudo. “A distribuição direcionada do medicamento pode levar a uma eficácia melhorada e efeitos colaterais reduzidos devido à menor dosagem fora do alvo.”

Entrega direcionada de medicamentos com pequenos robôs

Uma maneira de atingir a dosagem direcionada é usar pequenos robôs para entregar medicamentos em locais específicos. Embora essa tecnologia ainda esteja em sua infância, os pesquisadores desenvolveram vários tipos de micro ou milirrobôs que poderiam cumprir esse objetivo ostensivamente rebuscado. No entanto, o maior problema está em controlar sua atividade enquanto viajam através dos tecidos do corpo, e poucos pesquisadores colocaram seus robôs cambaleantes no desafio ao ver como eles lidam com o movimento através de tecidos reais.

Os campos magnéticos são uma forma particularmente promissora de controlar as coisas dentro do corpo, uma vez que não são influenciados pelos tecidos e tendem a ser muito seguros. Este é o poder por trás dos MANiACs, que são minúsculos robôs cambaleantes contendo nanobastões magnéticos envoltos em uma concha esférica macia. Essas propriedades devem permitir que eles caiam com segurança pelo corpo em resposta a um campo magnético aplicado externamente, com o objetivo de atraí-los para um local-alvo para a administração do medicamento.

Isso mostra um cérebro
Os campos magnéticos são uma forma particularmente promissora de controlar as coisas dentro do corpo, uma vez que não são influenciados pelos tecidos e tendem a ser muito seguros. A imagem é de domínio público

A equipe de pesquisa por trás do estudo atual queria testar seus robôs de software MANiAC sob as condições que eles podem experimentar no corpo. Isso inclui a arquitetura ondulante e tortuosa do sistema nervoso, que inclui o fluido cérebro-espinhal e encostas íngremes.

Os pesquisadores testaram a capacidade dos MANiACs de escalar encostas com inclinação crescente e se mover contra o fluxo de líquidos. Eles também obtiveram cérebros de ratos e medulas espinhais de camundongos para testar a capacidade dos robôs de se moverem ao longo dos tecidos e depositar um corante em suas superfícies, como substituto de uma droga.

Bons escaladores

Sob estimulação magnética, os MANiACs escalaram com sucesso encostas íngremes de até 45 graus e moveram-se rio acima contra um fluxo de fluido semelhante ao que encontrariam no sistema nervoso.

Os pesquisadores foram capazes de manobrar MANiACs carregados com corante ao redor da superfície dos tecidos neurais de roedores com um bom grau de controle e depositaram com sucesso o corante em locais específicos. Eles até mesmo dosaram novamente em vários locais para aumentar a quantidade de ‘medicamento’ dosado naquela região.

“A capacidade de voltar e redose as regiões que receberam dose insuficiente no tratamento inicial é significativa”, disse o professor David Cappelleri, da Purdue University, outro pesquisador envolvido no estudo.

“Esses resultados são muito preliminares e altamente experimentais, mas acreditamos ter demonstrado fortes evidências de que microrrobôs pequenos, macios e baseados em cápsulas têm potencial para entrega local controlada em doenças neurais”.

Sobre esta notícia de pesquisa de robótica

Autor: Mischa Dijkstra
Fonte: Fronteiras
Contato: Mischa Dijkstra – Fronteiras
Imagem: A imagem é de domínio público

Pesquisa original: Acesso livre.
“Milirobôs magnéticos de cápsulas moles para distribuição de medicamentos específicos por região no sistema nervoso central”, de Dave Cappelleri et al. Fronteiras em robótica e IA


Resumo

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Milirrobôs magnéticos de cápsula macia para administração de medicamentos específicos da região no sistema nervoso central

Pequenos sistemas robóticos soft estão sendo explorados para inúmeras aplicações na medicina. Especificamente, os microrrobôs acionados magneticamente capazes de manipulação remota possuem um potencial significativo para a distribuição direcionada de produtos terapêuticos e biológicos. Muitos dos esforços anteriores em microrobóticos foram dedicados à locomoção em ambientes aquosos e superfícies duras. No entanto, nossos corpos humanos são feitos de tecidos biológicos densos, exigindo que os pesquisadores desenvolvam novos microrrobóticos que possam se locomover sobre as superfícies dos tecidos.

Microrrobôs oscilantes são uma subcategoria desses dispositivos capazes de andar em superfícies guiadas por campos magnéticos rotativos. O uso de microrrobôs para fornecer cargas úteis a regiões específicas de tecidos sensíveis é o objetivo principal dos microrrobôs médicos. Os tecidos do sistema nervoso central (SNC) são os principais candidatos, dada sua estrutura delicada e função altamente específica de uma região.

Aqui, demonstramos a caminhada na superfície de cápsulas moles de alginato capazes de se mover em cima de um córtex de rato e da medula espinhal de camundongo ex vivo, demonstrando a entrega de moléculas pequenas em vários locais em até seis locais diferentes em cada tipo de tecido com alta especificidade espacial. A suavidade do gel de alginato evita lesões que podem surgir do atrito com os tecidos do SNC durante a locomoção dos milirobôs.

O desenvolvimento desta tecnologia pode ser útil em aplicações clínicas e pré-clínicas, como administração de drogas, estimulação neural e diagnóstico por imagem.

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