Cientistas em Singapura desenvolvem microrrobôs para terapia de precisão e intervenções médicas avançadas

Cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Singapura, desenvolveram microrrobôs magnéticos altamente manobráveis, capazes de administrar medicamentos de forma precisa e segura no corpo humano.

robôs medicina
Investigação da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Singapura, cria pequenos robôs, com grande capacidade de maleabilidade e destreza, que poderão revolucionar áreas da biomedicina e indústria farmacêutica.

Investigadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Singapura (NTU Singapura), criaram microrrobôs que podem ser controlados através de campos magnéticos. Estes robôs, com uma elevada manobrabilidade e destreza, prometem revolucionar áreas como a de biomedicina e da indústria, ao permitir operações em áreas confinadas e complexas, onde métodos tradicionais não conseguem chegar.

A equipa de cientistas, liderada pelo professor assistente Lum Guo Zhan, desenvolveu estes robôs ao incorporar micropartículas magnéticas em polímeros biocompatíveis – materiais não tóxicos e seguros para o corpo humano. Esta composição permite que os robôs sejam 'programados' para executar funções específicas quando expostos a campos magnéticos, possibilitando, por exemplo, a entrega controlada de medicamentos e operações de precisão.

Inovação em movimento: seis graus de liberdade

Os robôs desenvolvidos pela NTU destacam-se ao oferecer uma mobilidade otimizada em seis graus de liberdade (DoF) – um movimento que compreende três eixos de translação e três de rotação. Estes movimentos incluem os ângulos de rotação mais conhecidos, como rolar, inclinar e girar. Em comparação com outros robôs miniaturizados existentes, que já possuíam seis DoF, os robôs da NTU conseguem girar 43 vezes mais rápido num dos graus críticos de movimento, quando controlados com precisão.

Além da agilidade, os materiais ‘moles’ com que são construídos tornam-nos flexíveis o suficiente para replicar funcionalidades mecânicas essenciais. Um dos protótipos, por exemplo, consegue ‘nadar’ de forma semelhante a uma medusa, enquanto outro possui uma estrutura que permite segurar e posicionar objetos minúsculos com precisão. Esta versatilidade transforma-os numa ferramenta poderosa para alcançar áreas confinadas e inacessíveis a robôs tradicionais, com implicações particularmente promissoras para a medicina, incluindo intervenções cirúrgicas em órgãos de difícil acesso, como o cérebro.

Microrrobôs para administração de medicamentos com precisão

Numa vertente inovadora de entrega de medicamentos, os cientistas da NTU desenvolveram uma versão dos microrrobôs para transporte e administração de fármacos de forma controlada e reprogramável. Em destaque numa publicação recente no prestigiado jornal Advanced Materials, o estudo demonstra que estes robôs podem transportar até quatro tipos diferentes de medicamentos e libertá-los em ordens e doses programáveis. Esta capacidade única supera os robôs anteriores, que transportavam apenas três tipos de medicamentos e careciam de controlo preciso sobre a ordem de libertação.

A aplicação desta tecnologia promete um avanço significativo em terapias de alta precisão, com a possibilidade de minimizar os efeitos secundários dos tratamentos ao direcionar medicamentos apenas para os locais afetados, evitando potenciais danos em tecidos saudáveis.

Tal como referiu o Prof. Lum, a inspiração surgiu no filme de ficção científica dos anos 60, “Fantastic Voyage”, onde uma equipa é miniaturizada para realizar uma missão dentro do corpo humano. “O que era uma ficção científica está cada vez mais próximo da realidade com esta inovação do nosso laboratório,” comentou Lum.

Experiências promissoras em laboratório

Nos testes de laboratório, o robô foi colocado numa superfície dividida em quatro secções e demonstrou a capacidade de se mover com velocidades entre 0,30 mm e 16,5 mm por segundo, alcançando cada secção e libertando um medicamento diferente em cada uma delas. Em alguns ambientes, o robô conseguiu navegar e libertar medicamentos de forma contínua ao longo de oito horas, com um controlo de vazamento quase inexistente. Esta estabilidade faz dos microrrobôs uma solução potencial para tratamentos que requerem uma administração precisa e controlada de múltiplos medicamentos em locais e tempos específicos.

Para a medicina, as implicações desta tecnologia vão além da entrega de medicamentos. O Dr. Yeo Leong Litt Leonard, consultor e cirurgião no National University Hospital e Ng Teng Fong General Hospital, acredita que estas inovações poderão um dia substituir métodos invasivos tradicionais, como o uso de cateteres.

“Atualmente, usamos cateteres e fios para nos movermos pelos vasos sanguíneos, mas antecipo que será uma questão de tempo até que esta tecnologia os ultrapasse. Estes robôs podem ‘nadar’ autonomamente pelo corpo e permanecer em locais específicos para a libertação gradual de medicamentos, o que é uma abordagem muito mais segura do que deixar um cateter ou um stent no corpo por longos períodos,” observou o Dr. Yeo.

Os investigadores da NTU planeiam agora explorar formas de miniaturizar ainda mais os robôs, o que poderia torná-los úteis para o tratamento de condições como tumores cerebrais e cancro da bexiga e do cólon. Antes de serem implantados em tratamentos humanos, os investigadores continuarão a avaliar o desempenho dos robôs em dispositivos que simulam órgãos e em modelos animais. Estes testes são essenciais para garantir a segurança e a eficácia da tecnologia em cenários biomédicos reais.

Referência da notícia

Yang, Z., Xu, C., Lee, J. X., & Lum, G. Z. Magnetic Miniature Soft Robot with Reprogrammable Drug‐Dispensing Functionalities: Toward Advanced Targeted Combination Therapy. Advanced Materials (2024).