Llegan los mini robots a un hospital cercano?

Por Mary Brophy Marcus

2 de agosto de 2022 - Imagina que te llevan en silla de ruedas al quirófano, donde te espera tu equipo quirúrgico: el cirujano, el anestesista y... un diminuto cangrejo robot.

Científicos de la Universidad Northwestern han construido un cangrejo robot superpequeño que algún día podría llevar a cabo delicadas tareas quirúrgicas: entrar en el cuerpo para suturar pequeñas arterias rotas, limpiar arterias obstruidas o localizar tumores cancerosos.

El cangrejo peekytoe, de seis patas y medio milímetro de ancho, descrito en un número reciente de Science Robotics, es el robot andante por control remoto más pequeño del mundo. Puede doblarse, girar, caminar y saltar y se maneja mediante un láser teledirigido.

Es uno de los avances más recientes de una investigación que abarca una década y que pretende crear máquinas en miniatura para realizar trabajos prácticos en lugares de difícil acceso. Este crustáceo sintético y otros "microrobots" podrían ayudar a los equipos quirúrgicos antes de lo que se piensa, gracias a los avances en robótica y ciencia de los materiales. Pero, ¿qué debe ocurrir antes de que este futuro se haga realidad?

La fabricación de un cangrejo robot

Fabricar un cangrejo robot del tamaño de una pulga es "bastante sencillo", dice el ingeniero en bioelectrónica John Rogers, PhD, que dirigió la investigación. "Consta de tres tipos de materiales: un polímero, una aleación con memoria de forma y vidrio".

El polímero, un material similar al plástico, se utiliza en microelectrónica. El segundo componente, la aleación metálica con memoria de forma, se une al polímero para formar las juntas y las patas. El tercer componente es una fina capa de vidrio aplicada a todo el exterior del cuerpo del robot.

"El vidrio proporciona un exoesqueleto. Da rigidez a todo el cuerpo del robot", dice Rogers.

El operario del robot apunta con un láser a un punto concreto del cangrejo, activando un mecanismo térmico que hace que el robot se mueva.

"Al apuntar a ciertas extremidades, podemos crear una marcha específica", dice Rogers, explicando que el calor "despliega" al cangrejo. Cuando el robot se enfría, vuelve a su forma original. Este plegado y desdoblamiento crea la locomoción: el cangrejo camina.

Rogers atribuye a sus alumnos la elección del cangrejo -les gustó cómo se desplazaba lateralmente-, pero dice que probablemente cualquier criatura podría hacerse más pequeña.

Cómo utilizaremos los robots diminutos en medicina?

Aunque Rogers duda en vender demasiado cualquier uso médico específico, las aplicaciones quirúrgicas parecen las más prometedoras para esta tecnología. Para su uso en las profundidades del cuerpo humano, dice Rogers, "probablemente se necesitaría un nadador, como un pez". Hay otros grupos que trabajan en nadadores".

La doctora Renee Zhao, profesora adjunta de ingeniería mecánica en la Universidad de Stanford, es una de esas científicas. En un nuevo artículo de Nature Communications, ella y sus colegas informan sobre su "milirobot anfibio inalámbrico de origami que gira". (Diga eso cinco veces rápido).

El mini robot -más cercano al tamaño de la punta de un dedo- tiene el aspecto de un diminuto cilindro y presenta un patrón inspirado en el origami que se retuerce y se dobla. Se desliza por un líquido viscoso y por superficies y masas resbaladizas (como los órganos humanos), rodando, volteando y girando con la ayuda de un imán remoto. El plegado y desplegado del cilindro sirve de mecanismo de bombeo y puede utilizarse para el suministro selectivo de un fármaco líquido. Podría, por ejemplo, transportar medicamentos al interior del cuerpo para ayudar a detener hemorragias internas, afirma Zhao.

"Estamos mejorando el sistema reduciéndolo aún más para aplicaciones biomédicas en entornos más estrechos, como los vasos sanguíneos", afirma.

En su artículo, Zhao y sus coautores también señalan que podrían introducirse minicámaras y minifórceps en los milirobots para realizar procedimientos de endoscopia y biopsia, lo que en teoría podría entrañar menos riesgos para los pacientes que las técnicas actuales.

Pero hubo mucho ensayo y error durante la fase de diseño del robot, dice Zhao.

"La parte más complicada es tener un rendimiento de natación optimizado", dice, porque la densidad del robot tiene que estar muy cerca de la densidad del líquido en el que está "nadando".

Lo que sigue

En estos momentos, el robot anfibio de Zhao aún se encuentra en las fases de prueba que preceden a los ensayos con animales. Si supera esos obstáculos, se estudiará en ensayos clínicos con humanos.

Eso significa que probablemente pasarán años antes de que los cilindros nadadores -o los cangrejos robot, para el caso- ayuden a los equipos de cirugía cardíaca o a suturar órganos.

"Se trata de un trabajo exploratorio en fase inicial", afirma Rogers. "Intentamos introducir ideas como parte de una comunidad más amplia de investigadores que persiguen tecnologías micro-robóticas, con la esperanza de que, con el tiempo, estas tecnologías acaben conduciendo a usos clínicos prácticos con fines quirúrgicos. Es un punto de partida".