Um robô que muda de forma pode acessar locais de difícil acesso no trato gastrointestinal e é um avanço em relação às técnicas endoscópicas convencionais.
Pesquisadores criaram um protótipo de um robô macio que pode transportar drogas para o intestino. Responsivo tanto às mudanças de temperatura quanto ao magnetismo, o portador mole pode depositar drogas em um local específico dentro do órgão labiríntico. O dispositivo pode ser especialmente útil no tratamento de hemorragias profundas nos intestinos delgado e grosso.
Quando o sangramento ocorre nesses locais, os cirurgiões usam endoscopia, em que um tubo flexível e ancorado é inserido no intestino para procurar sangramento e estancar seu fluxo. Cirurgia e medicamentos também podem ser usados para tratar sangramentos gastrointestinais (GI). No entanto, dispositivos mais macios, flexíveis e sem amarras podem ser uma alternativa mais eficaz ao tentar obter acesso às seções sinuosas do intestino.
“Dispositivos sem amarras, como portadores de robótica macia, oferecem vários benefícios no tratamento do trato GI inferior”, disse Christoff Heunis, pesquisador da Universidade de Twente, na Holanda, e primeiro autor do estudo publicado na Biociência Macromolecular. “Eles podem ser mais flexíveis e manobráveis do que as ferramentas tradicionais, permitindo que alcancem áreas de acesso mais difícil. Eles também podem ser projetados para serem minimamente invasivos, o que pode reduzir o risco de complicações para o paciente”.
Um robô que muda de forma para acessar lugares de difícil acesso
Heunis e seus colegas desenvolveram um novo transportador magneticamente responsivo para ajudar a fornecer drogas a partes particularmente inacessíveis do intestino. Inspirados na forma e no movimento de uma estrela do mar, os pesquisadores projetaram um robô macio de várias camadas com a capacidade de responder à temperatura e aos campos magnéticos aplicados. Eles usaram um polímero de memória de forma cuja forma distorce e pode recuperar sua forma original na presença de um estímulo apropriado.
“Usamos um polímero com memória de forma para criar o transportador e incorporamos elementos magnéticos que respondem a um campo externo para controlar a liberação da droga”, disse Heunis. O robô também se deforma em resposta à temperatura do corpo, eliminando a necessidade de um fornecimento de calor externo que pode ser prejudicial ao tecido.
Em seguida, eles testaram o porta-malas em forma de estrela do mar em duas configurações: ex vivo e dentro de um fantasma, um modelo artificial de intestino grosso. Ao aquecer a 50 ℃, o transportador macio transformou sua forma, desenhando seus braços semelhantes a estrelas do mar, fechando-se em torno de uma droga. Quando exposto ao calor corporal e ao magnetismo, o formato do portador se deformava e liberava a droga.
Testes em um modelo GI
Para o experimento fantasma, os pesquisadores criaram uma configuração que replicava um intestino grosso humano tanto em forma quanto em temperatura. Quando eles introduziram o robô macio portador de drogas neste modelo de intestino, ele atingiu seu alvo com sucesso e liberou sua carga de drogas biodegradáveis.
Quando inicialmente inserido no modelo GI, o suporte está em temperatura ambiente entre 20℃ e 25℃. À medida que se move pelo trato, o robô aquece a 37 ℃, passando de um estado duro e quebradiço para um estado macio e flexível.
Os pesquisadores orientaram o robô macio para o local de destino usando um ímã externo, onde o campo magnético promoveu a remodelação do transportador, que eles chamaram de “transformação magnética”. Uma vez no local alvo, o estado amolecido do carreador promove a abertura de seus braços, liberando a droga.
“Para determinar quando a garra atinge o local de destino onde a temperatura de transição é alcançada, precisamos considerar vários parâmetros, como a espessura da garra, a taxa de mudança de temperatura e as propriedades do material”, explicou Heunis. Além disso, após a entrega, o robô pode ser facilmente recuperado com o ímã externo.
“Validamos nosso projeto por meio de simulação e experimentos em um fantasma de intestino grosso e descobrimos que o transportador era eficaz na entrega do medicamento ao local de destino – especificamente, que podíamos prever em que momento os medicamentos foram liberados à temperatura corporal. ”, disse Heunis. “Isso significa que certas quantidades de medicamentos específicos podem ser controladas e liberadas em um ponto de interesse sem a necessidade de monitorar constantemente esse medicamento, tornando-o muito mais eficiente do que as técnicas endoscópicas atuais”.
O pequeno tamanho do robô torna-o facilmente ingerível, bem como adequado para administração anal. “As vantagens desse projeto em relação às iterações anteriores incluem maior flexibilidade, melhor controle sobre a liberação da droga e a capacidade de alcançar locais-alvo mais desafiadores”, disse Heunis. Mas, para tornar esse protótipo clinicamente funcional, são necessárias mais pesquisas, especialmente em um cenário do mundo real.
Referência: Christoff M. Heunis, et al., Um transportador macio magnético bioinspirado como um sistema de administração de medicamentos gastrointestinais com temperatura controlada, Biociência Macromolecular (2023). DOI: 10.1002/mabi.202200559
