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Controlar la posición de un bot de tripa
Durante los últimos años, los investigadores médicos han estado tratando de desarrollar formas de mirar sin dolor dentro del cuerpo humano, desde un sensor ingerible hasta una cápsula de captura de imágenes controlada magnéticamente. Ahora, un grupo de la Universidad Carnegie Mellon (CMU) ha demostrado que un diminuto robot de cápsula es lo suficientemente adhesivo como para anclar dentro de un intestino y, sin embargo, lo suficientemente suave como para no desgarrar los tejidos blandos.
Anclaje robot-cápsula: Un prototipo inicial de la cápsula robótica se ancla dentro de un tubo transparente, imitando la forma en que se pegaría en el esófago.
El robot de anclaje se tragaría como una pastilla normal y se movería por el cuerpo hasta llegar al intestino. Luego, un médico, usando un control inalámbrico, le diría al robot cuándo expandir sus patas y anclar. Sería bueno no solo para tomar imágenes, sino también potencialmente para biopsias, administración de fármacos, tratamiento térmico y otras aplicaciones de tratamiento.
Si bien los médicos, durante los últimos años, han utilizado una píldora con cámara que transmite imágenes de los intestinos, poder controlar el movimiento de dicho dispositivo tendría muchos beneficios, dice Mark Schattner , gastroenterólogo del Centro Oncológico Memorial Sloan-Kettering, que no participó en el trabajo. El uso número uno sería la biopsia, dice Schattner. El otro sería el control del sangrado; si pudiera cauterizar o láser una fuente de sangrado, ese sería [un] uso terapéutico importante. Si bien el robot CMU aún no está listo para tales usos, su capacidad para anclar de forma segura y segura en el cuerpo es el primer paso para lograr aplicaciones más avanzadas.
El truco para hacer el robot fue encontrar un adhesivo que se adhiriera repetidamente a tejidos como intestinos, esófago, estómago, corazón y superficies renales, dice Metin Sitti , profesor e investigador principal de la Laboratorio de nano robótica en CMU. Aunque existen adhesivos biomédicos fuertes, se adhieren una vez y no se pueden quitar. Otros intentos de crear adhesivos removibles utilizaron abrazaderas y ganchos, que potencialmente podrían dañar el tejido. Al desarrollar un adhesivo fuerte que pueda adherirse y volver a adherirse muchas veces, Sitti espera construir un robot que realmente pueda arrastrarse dentro del cuerpo humano con fines terapéuticos sin causar daño.
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Haga clic aquí para ver un video de la cápsula del robot anclando y extendiendo sus patas.
Sitti y su grupo de laboratorio buscaron escarabajos, que secretan líquidos parecidos al aceite a lo largo de los pelos de sus pies para poder adherirse firmemente a las superficies. Cubrieron los pies de su robot con un líquido viscoso similar para ayudar a obtener una mayor adherencia al darles un componente de tensión superficial, dice Sitti. Además de aumentar las fuerzas capilares e intermoleculares, las secreciones ayudan a que los pies se adhieran a las superficies rugosas al rellenar los espacios, agrega.
El grupo conectó tres patas robóticas a una cámara de cápsula estándar y cubrió fibras microscópicas en las almohadillas de adhesión con aceite de silicona biocompatible. El robot de la cápsula tiene un centímetro de diámetro y tres centímetros de largo, con pies de 1.5 centímetros de largo que se abren a pedido y presionan la superficie del tejido para aumentar la fricción y anclar el dispositivo, dice Sitti. En un artículo reciente publicado en el Revista de ciencia y tecnología de la adhesión , Sitti demostró que el aceite aumentaba la adherencia hasta en un 25 por ciento sobre un intento en seco sobre una superficie lisa. Sobre una superficie ligeramente rugosa, la capa aceitosa mejoró la adherencia en casi 6 veces. Recientemente, el equipo demostró que el robot de cápsula puede anclarse con éxito en los intestinos de los animales in vitro, dice Sitti, así como en el esófago de un animal.
Claramente, una cápsula que puede controlar en tiempo real será el próximo gran avance para los sistemas basados en cápsulas, dice Schattner. La tecnología de cápsulas actual no es controlable: estás a merced de lo que hace el cuerpo. Lo único que puedes hacer es imagen. No puedes hacer nada terapéutico. Los médicos han utilizado las cápsulas para obtener imágenes del esófago, el colon y, principalmente, el intestino delgado.
El grupo de Sitti también está imitando pies de gecko. Los geckos tienen pelos en ángulo en sus pies que les permiten tirar en una dirección para adherirse de manera más segura y en otra dirección para desprenderse. Hicimos algunas fibras en ángulo [donde] en una dirección la fricción es muy alta y en la otra dirección es baja, dice Sitti. El grupo planea colocar las fibras en ángulo en el robot de la cápsula en el futuro.