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(noticias nanowerk) La idea de inyectar robots microscópicos en el torrente sanguíneo para curar el cuerpo humano no es nueva. Tampoco es ciencia ficción.
Guiados por un campo magnético externo, los robots en miniatura biocompatibles fabricados con nanopartículas de óxido de hierro magnetizables pueden, en teoría, llevar a cabo tratamientos médicos muy específicos.
Hasta ahora hay un obstáculo técnico: la gravedad de estos microrobots supera la fuerza magnética, lo que limita su orientación cuando el tumor está más alto que el lugar de la inyección.
Si bien el campo magnético de la resonancia magnética es alto, los gradientes magnéticos utilizados para la navegación y la creación de imágenes de resonancia magnética son más débiles.
«Para resolver este problema, desarrollamos un algoritmo que determina la posición en la que debe estar el cuerpo del paciente para una resonancia magnética clínica, utilizando la gravedad y combinándola con la fuerza de navegación magnética», dijo el Dr. Gilles Soulez, investigador del Centro de Investigación CHUM y director del Departamento de Radiología, Oncología Radioterápica y Medicina Nuclear de la Universidad de Montreal.
«Este efecto combinado facilita que los microrobots alcancen las ramas arteriales que irrigan el tumor», dijo. «Al variar la dirección del campo magnético, podemos guiarlo específicamente hacia las zonas a tratar y así proteger las células sanas».
En camino hacia una mayor precisión
Publicado en Robótica científica (“Navegación a escala humana de microrobots magnéticos en arterias hepáticas”), este error conceptual podría transformar los enfoques de radiología intervencionista para el tratamiento del cáncer de hígado.
El más común de ellos, el carcinoma hepatocelular, es responsable de 700.000 muertes por año en todo el mundo y actualmente se trata más comúnmente con quimioembolización transarterial.
Este tratamiento invasivo requiere personal altamente capacitado e implica administrar quimioterapia directamente en la arteria que irriga el tumor hepático y bloquear el suministro de sangre del tumor mediante microcatéteres guiados por rayos X.
«Nuestro enfoque para la navegación por resonancia magnética se puede realizar con un catéter implantable como los que se utilizan en quimioterapia», dijo Soulez. «La otra ventaja es que los tumores son más visibles en la resonancia magnética que en las radiografías».
Para este estudio, Soulez y su equipo de investigación colaboraron con los de Sylvain Martel (Polytechnique Montreal) y Urs O. Häfeli (Universidad de Columbia Británica). El primer autor del estudio, Ning Li, es investigador postdoctoral en el laboratorio del Dr. Soulez.
Gracias al desarrollo de un inyector de microrobot compatible con resonancia magnética, los científicos pudieron ensamblar «trenes de partículas», agregados de microrobots magnetizables. Debido a que tienen mayor fuerza magnética, son más fáciles de controlar y detectar en imágenes de máquinas de resonancia magnética.
Esto significa que los científicos no sólo pueden garantizar que el tren va en la dirección correcta, sino también que la dosis de tratamiento es suficiente. Con el tiempo, cada microrobot lleva una parte del tratamiento que se realiza, por lo que es importante que los radiólogos sepan cuántos hay.
Un buen sentido de dirección
«Realizamos experimentos con 12 cerdos para replicar la anatomía del paciente lo más fielmente posible», dijo Soulez. «Esto resultó ser concluyente: los microrobots navegaron preferentemente a través de las ramas de la arteria hepática a las que apuntaba el algoritmo y llegaron a su destino».
Su equipo aseguró que la ubicación del tumor en diferentes partes del hígado no afectaba la eficacia de tal enfoque.
«Utilizando un atlas anatómico de hígados humanos, pudimos simular el control de microrobots en 19 pacientes tratados con quimioembolización transarterial», dijo. “Tenían un total de treinta tumores en diferentes lugares del hígado. En más del 95 por ciento de los casos, la posición del tumor era compatible con el algoritmo de navegación para llegar al tumor objetivo”.
A pesar de este avance científico, la aplicación clínica de esta tecnología aún está muy lejos.
«En primer lugar, necesitamos utilizar inteligencia artificial para optimizar la navegación en tiempo real de los microrobots detectando su posición en el hígado y también la aparición de obstrucciones en las ramas de la arteria hepática que irrigan el tumor», dijo Soulez.
Los científicos también necesitan modelar el flujo sanguíneo, la posición del paciente y la dirección del campo magnético utilizando un software que simule el flujo de fluido a través de los vasos. Esto permite estimar la influencia de estos parámetros en el transporte de los microrobots al tumor objetivo y así mejorar la precisión del abordaje.
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