Cómo funcionan los microrrobots que transportan medicamentos para tratar derrames cerebrales

Cada año, aproximadamente 12 millones de personas en todo el mundo sufren un derrame cerebral, una emergencia médica que puede dejar secuelas graves o incluso causar la muerte. Frente a este desafío, un equipo de investigación de la Escuela Politécnica Federal (ETH) de Zurich ha desarrollado una tecnología médica que podría transformar el tratamiento: microrrobots magnéticos.

Estos dispositivos son capaces de transportar medicamentos directamente al lugar donde se produce el coágulo, con una precisión que puede reducir complicaciones y mejorar la recuperación de los pacientes.

El tratamiento convencional de los derrames cerebrales suele requerir la administración de grandes dosis de fármacos para disolver los coágulos sanguíneos. Estos medicamentos no solo actúan en la zona afectada, sino que también circulan por el resto del cuerpo, lo que puede provocar efectos secundarios graves, como hemorragias internas. Esta limitación ha impulsado la búsqueda de alternativas más seguras y eficaces, capaces de llevar el fármaco justo donde se necesita y minimizar los riesgos asociados.

Así se usan los microrrobots en medicina

Para responder a este problema, el equipo de ETH Zurich diseñó un microrrobot con una estructura esférica y diminuta, recubierta por un armazón de gel soluble. En su interior, la cápsula contiene nanopartículas de óxido de hierro, que permiten su control externo mediante campos magnéticos. Además, incorpora nanopartículas de tántalo, que actúan como agente de contraste y facilitan el seguimiento del microrrobot a través de imágenes de rayos X durante su trayecto por el organismo.

El desplazamiento preciso de estos microrrobots dentro del sistema vascular se logra gracias a un sistema de navegación electromagnética modular, desarrollado específicamente para sortear la complejidad y la variabilidad del flujo sanguíneo.

Este sistema combina tres estrategias magnéticas, una de las cuales permite que la cápsula ruede a lo largo de la pared del vaso sanguíneo a una velocidad de 4 milímetros por segundo. Esta integración tecnológica ha permitido alcanzar una tasa de éxito superior al 95% en la entrega del medicamento en el sitio objetivo durante las pruebas realizadas.

El profesor Bradley Nelson, referente en el campo de la microrrobótica, explicó que los campos y gradientes magnéticos son ideales para procedimientos mínimamente invasivos porque penetran profundamente en el cuerpo y, al menos con las intensidades y frecuencias utilizadas, no tienen efectos perjudiciales para el organismo. Esta característica resulta fundamental para garantizar la seguridad del paciente durante la intervención.

El proceso de liberación del medicamento comienza una vez que el microrrobot ha alcanzado el coágulo. La cápsula, cargada con el principio activo —como un agente trombolítico—, se expone a un campo magnético de alta frecuencia que calienta las nanopartículas magnéticas internas. Este calentamiento provoca la disolución del gel que recubre la cápsula, liberando así el fármaco de manera localizada y precisa.

Para posicionar el microrrobot cerca del objetivo, los investigadores emplean un catéter especializado que permite una liberación controlada en el punto deseado.

Prometedores resultados en pruebas

Antes de avanzar a pruebas en seres vivos, el equipo validó la tecnología en modelos de laboratorio fabricados en silicona, que reproducen fielmente la anatomía de los vasos sanguíneos humanos y animales. En estos ensayos, el microrrobot logró dirigirse con éxito hasta el coágulo y liberar el medicamento, disolviéndolo de forma efectiva.

Posteriormente, los investigadores realizaron demostraciones en animales, logrando navegar los microrrobots en cerdos y superar el complejo entorno del líquido cerebral en ovejas. Fabian Landers, autor principal del estudio, destacó que este entorno anatómico tan complejo ofrece un enorme potencial para futuras intervenciones terapéuticas, por lo que resultó alentador comprobar que el microrrobot pudo orientarse también en este medio.

Aunque el desarrollo se ha centrado en el tratamiento de derrames cerebrales, la tecnología de microrrobots abre la puerta a nuevas aplicaciones médicas, como la administración dirigida de fármacos para infecciones localizadas o tumores. El equipo de ETH Zurich mantiene como prioridad llevar estos robots médicos a los quirófanos lo antes posible, con el objetivo inmediato de iniciar ensayos clínicos en humanos.

El avance de estos microrrobots representa una oportunidad para acelerar y perfeccionar los tratamientos, ofreciendo a los pacientes la posibilidad de acceder a terapias innovadoras y más esperanzadoras.