Investigadores de Virginia Tech están desarrollando un método para mover pequeños objetivos, como células y medicamentos, dentro del cuerpo de manera no invasiva. Este proyecto tiene el potencial de revolucionar la cirugía robótica.
La historia de los procedimientos quirúrgicos ha sido una travesía transformadora. Desde las prácticas rudimentarias de las civilizaciones antiguas hasta las técnicas sofisticadas de la era moderna, la evolución ha sido impulsada por una comprensión cada vez mayor de la anatomía y la biología.
Un salto significativo en esta trayectoria ha sido la integración de la robótica en las intervenciones quirúrgicas, revolucionando la forma en que se realizan las operaciones y se gestionan las recuperaciones. Ahora, una fusión innovadora de robótica y acústica no invasiva, liderada por el profesor asistente Zhenhua Tian de Virginia Tech, está preparada para cambiar cómo los médicos realizan cirugías. Tian también ha recibido un premio del Programa de Desarrollo de Carrera Temprana de la Fundación Nacional de Ciencias (CAREER) en 2024.
Desde sus inicios, la cirugía solía implicar grandes incisiones y largos periodos de recuperación. Pero con la cirugía robótica, esto ha cambiado drásticamente.
Utilizando robots avanzados, los cirujanos pueden ahora realizar operaciones precisas, reduciendo el daño tisular y las molestias posteriores. Según datos del Colegio Americano de Cirujanos, el uso de la robótica en intervenciones quirúrgicas ha experimentado un aumento meteórico en los últimos años. En 2012, solo el 1,8 por ciento de las cirugías incorporaban asistencia robótica, cifra que ascendió al 15,1 por ciento en 2018. Este rápido crecimiento destaca la creciente aceptación y efectividad de la tecnología robótica en la medicina. Entre los numerosos procedimientos que se benefician de esta innovación se incluyen apendicectomías, histerectomías y cirugías de bypass gástrico.
Mientras que la cirugía asistida por robots ha transformado indudablemente el panorama de las intervenciones médicas, Tian y su equipo están llevando los límites aún más lejos. Su enfoque revolucionario se centra en el desarrollo de métodos no invasivos para manipular objetivos celulares y administrar medicamentos dentro del cuerpo, sin necesidad de incisiones.
Este enfoque aprovecha la energía acústica emitida para crear campos de vórtice acústico en 3D, similares a pinzas invisibles, capaces de atravesar barreras biológicas como huesos y tejidos. Tian explicó que su método crea trampas acústicas en forma de anillo, permitiendo la manipulación precisa de pequeños objetos dentro del cuerpo.
En una interacción con Interesting Engineering (IE), explicó que los emisores utilizan una lente personalizada para alterar el perfil de fase de las ondas acústicas transmitidas, generando un campo de vórtice acústico en 3D. Este campo, similar a un haz de ultrasonido enfocado pero con un centro hueco, tiene el potencial de penetrar a través de barreras sólidas como el cráneo, debido a su frecuencia de 1 MHz.
Aunque la acústica no invasiva revoluciona la medicina, su impacto se extiende más allá del ámbito sanitario. Además de las intervenciones quirúrgicas, la integración de emisores de energía acústica con plataformas robóticas tiene un enorme potencial en una variedad de disciplinas, desde la ingeniería hasta la investigación en biología y química.
Cuando se le preguntó sobre las aplicaciones médicas de la investigación, particularmente en relación con el movimiento de células y medicamentos dentro de las venas, Tian mencionó: “Puede usarse en escenarios que necesiten cambiar la velocidad del flujo sanguíneo. Puede utilizarse para atrapar medicamentos nanoingenierizados y moverlos a ubicaciones objetivo”, dijo Tian a IE.
De hecho, la versatilidad de los haces de vórtice acústico se extiende más allá de la manipulación de pequeñas partículas en gases y líquidos. Tian imagina un futuro donde estas tecnologías faciliten el manejo sin contacto de reactivos peligrosos, la orquestación de materiales coloidales autoensamblables y la disposición precisa de nanomateriales para la fabricación de compuestos.
