‘Microrrobôs’ médicos poderão um dia tratar doenças da bexiga e outras doenças humanas – ScienceDaily

Os pesquisadores descrevem seus miniprofissionais de saúde em um artigo publicado no mês passado na revista Pequeno.

“Imagine se os microrrobôs pudessem realizar certas tarefas no corpo, como cirurgias não invasivas”, disse Jin Lee, principal autor do estudo e pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Química e Biológica. “Em vez de cortar o paciente, podemos simplesmente introduzir os robôs no corpo por meio de uma pílula ou injeção, e eles próprios realizariam o procedimento”.

Lee e seus colegas ainda não chegaram lá, mas a nova pesquisa é um grande passo para robôs minúsculos.

Os microrrobôs do grupo são realmente pequenos. Cada um mede apenas 20 micrômetros de largura, várias vezes menor que a largura de um fio de cabelo humano. Eles também são muito rápidos, capazes de viajar a velocidades de cerca de 3 milímetros por segundo, ou cerca de 9.000 vezes seu próprio comprimento por minuto. Isso é muitas vezes mais rápido que uma chita em termos relativos.

Eles também têm muito potencial. No novo estudo, o grupo implantou frotas dessas máquinas para transportar doses de dexametasona, um medicamento esteróide comum, para as bexigas de ratos de laboratório. Os resultados sugerem que os microrrobôs podem ser uma ferramenta útil para o tratamento de doenças da bexiga e outras doenças nas pessoas.

“Robôs em microescala atraíram muita atenção nos círculos científicos, mas o que os torna interessantes para nós é que podemos projetá-los para realizar tarefas úteis no corpo”, disse C. Wyatt Shields, co-autor do novo estudo e professor assistente de engenharia química e biológica.

viagem fantástica

Se isso soa como algo extraído da ficção científica, é porque é. No clássico filme Viagem Fantástica, um grupo de aventureiros viaja através de um submarino encolhido até o corpo de um homem em coma.

“O filme foi lançado em 1966. Hoje, estamos vivendo em uma era de robôs em escala micrométrica e nanométrica”, disse Lee.

Ele imagina que, assim como no filme, os microrobôs poderiam circular pela corrente sanguínea de uma pessoa, procurando áreas-alvo para tratar de várias doenças.

A equipe fabrica seus microrrobôs a partir de materiais chamados polímeros biocompatíveis, usando uma tecnologia semelhante à impressão 3D. As máquinas se parecem um pouco com pequenos foguetes e vêm completas com três minúsculas aletas. Eles também incluem uma coisinha extra: cada um dos robôs carrega uma pequena bolha de ar aprisionada, semelhante ao que acontece quando você mergulha um copo de cabeça para baixo na água. Se você expor as máquinas a um campo acústico, como o usado em ultrassom, as bolhas começarão a vibrar descontroladamente, empurrando a água para longe e atirando os robôs para frente.

Outros co-autores da CU Boulder do novo estudo incluem Nick Bottenus, professor assistente de engenharia mecânica; Ankur Gupta, professor assistente de engenharia química e biológica; e estudantes de pós-graduação em engenharia Ritu Raj, Cooper Thome, Nicole Day e Payton Martinez.

Para levar seus microrrobôs para um test drive, os pesquisadores focaram em um problema comum para os humanos: a doença da bexiga.

Trazendo alívio

A cistite intersticial, também conhecida como síndrome da bexiga dolorosa, afeta milhões de americanos e, como o próprio nome sugere, pode causar dor pélvica intensa. Tratar a doença pode ser igualmente desconfortável. Freqüentemente, os pacientes precisam ir a uma clínica várias vezes durante um período de semanas, onde um médico injeta uma solução áspera de dexametasona na bexiga por meio de um cateter.

Lee acredita que os microrrobôs podem fornecer algum alívio.

Em experimentos de laboratório, os pesquisadores fabricaram escolas de microrrobôs encapsulando altas concentrações de dexametasona. Eles então introduziram milhares desses bots nas bexigas de ratos de laboratório. O resultado foi uma viagem fantástica da vida real: os microrrobôs se dispersaram pelos órgãos antes de grudar nas paredes da bexiga, o que provavelmente os tornaria difíceis de urinar.

Uma vez lá, as máquinas liberaram lentamente sua dexametasona ao longo de cerca de dois dias. Esse fluxo constante de medicamentos pode permitir que os pacientes recebam mais medicamentos por um período mais longo, disse Lee, melhorando os resultados para os pacientes.

Ele acrescentou que a equipe tem muito trabalho a fazer antes que os microrrobôs possam viajar através de corpos humanos reais. Para começar, o grupo quer tornar as máquinas totalmente biodegradáveis ​​para que eventualmente se dissolvam no corpo.

“Se pudermos fazer com que essas partículas funcionem na bexiga”, disse Lee, “então podemos obter uma liberação mais sustentada do medicamento e talvez os pacientes não precisem ir à clínica com tanta frequência”.