Un microrrobot magnético promete liberar fármacos en zonas específicas del cuerpo

Un equipo de investigadores de ETH Zurich desarrolló un microrrobot magnético capaz de navegar por el torrente sanguíneo y liberar medicamentos con precisión en la zona deseada, según informaron Science Focus y la propia universidad suiza.

Luego de superar pruebas preclínicas en animales, este avance promete transformar el tratamiento de enfermedades como el ictus, infecciones localizadas y cáncer, al permitir una administración dirigida de fármacos y reducir los efectos secundarios de las terapias convencionales.

¿Qué es el microrrobot magnético?

El microrrobot consiste en una diminuta cápsula esférica de gel soluble, con nanopartículas de óxido de hierro en su interior, que le otorgan propiedades magnéticas. Gracias a esto, puede ser dirigido dentro del cuerpo mediante campos magnéticos externos y cargarse con medicamentos como agentes trombolíticos, antibióticos o fármacos antitumorales, liberando su contenido de forma controlada una vez que llega a su destino.

Asimismo, el tamaño compacto del dispositivo es esencial para acceder a vasos sanguíneos estrechos, sobre todo en el cerebro humano. “Debido a la extrema pequeñez de los vasos cerebrales, el reto es fabricar una cápsula suficientemente pequeña que conserve propiedades magnéticas adecuadas”, explicó Fabian Landers, investigador principal del proyecto.

Navegación del microrrobot en el torrente sanguíneo

La navegación se realiza mediante un sistema de control electromagnético desarrollado por los especialistas de ETH Zurich. Existen tres estrategias para guiar el microrrobot:

• Uso de campos rotatorios para hacerlo rodar por la pared del vaso.
• Aplicación de gradientes magnéticos para atraerlo hacia una dirección específica.
• Manipulación del flujo sanguíneo en las bifurcaciones.

Estos métodos permiten al microrrobot desplazarse tanto a favor como en contra de la corriente sanguínea, alcanzando velocidades de hasta 4 milímetros por segundo. “Resulta sorprendente la velocidad y cantidad de sangre que circula por los vasos; el sistema de navegación debe funcionar eficazmente bajo esas condiciones”, señaló Landers.

Para monitorizar el avance del dispositivo dentro del organismo, se utilizan técnicas de imagen por rayos X facilitadas por nanopartículas de tantalio añadidas como agente de contraste.

Ventajas frente a los tratamientos convencionales

El uso de microrrobots magnéticos ofrece ventajas claras respecto a los métodos tradicionales de administración de fármacos. Muchas terapias actuales, como las del ictus, exigen dosis sistémicas elevadas, lo que incrementa el riesgo de efectos secundarios severos, incluidas hemorragias internas. Esta innovación permite concentrar la medicación exclusivamente en la zona afectada, aumentando la eficacia terapéutica y minimizando la exposición del resto del cuerpo.

“Los campos magnéticos resultan ideales para intervenciones mínimamente invasivas, ya que penetran profundamente sin efectos negativos a las intensidades y frecuencias utilizadas”, afirmó Bradley Nelson, profesor de ETH Zurich.

El desarrollo requirió una colaboración estrecha entre la ciencia de materiales y la ingeniería robótica. A propósito de esto, el profesor, destacó: “La combinación de propiedades magnéticas, capacidad de seguimiento por imagen y control preciso en un solo microrrobot, ha demandado años de trabajo interdisciplinar”.

Aplicaciones médicas: ictus, infecciones y cáncer

Las posibles aplicaciones médicas son amplias. El microrrobot puede llevar agentes trombolíticos directamente al coágulo causante de un ictus, contribuyendo a una mejor recuperación y reducción de secuelas. También ofrece la posibilidad de administrar antibióticos de manera localizada para combatir infecciones o fármacos dirigidos para atacar tumores sin dañar tejidos sanos.

Una administración localizada de medicamentos mediante microrrobots asegura una concentración elevada del fármaco en el punto de acción y reduce la exposición sistémica a los principios activos, lo que disminuye el riesgo de efectos adversos. Esta tecnología representa un avance relevante en medicina de precisión y nanotecnología aplicada a la salud.

Desafíos técnicos y pruebas realizadas

Pese a los progresos realizados, el desarrollo de microrrobots magnéticos plantea varios retos. Es fundamental equilibrar la biocompatibilidad, biodegradabilidad, tamaño y magnetismo del dispositivo para un control fiable y seguro. Además, la integración de agentes de contraste y la capacidad de carga precisa de medicamentos exige una cuidadosa optimización de materiales y diseño.

El equipo de ETH Zurich creó un sistema de navegación modular, apto para quirófanos, y un catéter especial que permite introducir el microrrobot en el torrente sanguíneo o el líquido cefalorraquídeo. El siguiente objetivo es iniciar ensayos clínicos en humanos, para validar la seguridad y eficacia en el entorno hospitalario.

Las pruebas preclínicas incluyeron modelos de silicona que imitan fielmente los vasos sanguíneos humanos y animales, así como experimentos en cerdos y el cerebro de una oveja. En estos estudios, el microrrobot logró entregar medicamentos en el lugar correcto en más del 95% de los casos, manteniendo su visibilidad durante todo el procedimiento y superando los desafíos anatómicos y del flujo sanguíneo.

Estos modelos vasculares desarrollados se mostraron tan realistas que ahora se utilizan en la formación médica y ya fueron comercializados por una empresa derivada de ETH Zurich. La siguiente meta de los investigadores es la rápida aplicación clínica de esta tecnología en pacientes humanos.

La motivación principal de los científicos es la posibilidad de proporcionar terapias más rápidas, eficaces y ofrecer nuevas esperanzas a los pacientes a través de la innovación en el campo de la microrrobótica médica.