Robots blandos se doblan, expanden y retuercen para administrar medicamentos dentro del cuerpo

Un equipo de investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill ha desarrollado robots avanzados que utilizan músculos artificiales y pieles electrónicas, capaces de detectar su entorno y cambiar de rumbo en tiempo real. Estos robots están diseñados para imitar la interacción entre músculos y piel de los animales, lo que mejora su eficacia y seguridad para aplicaciones internas en el cuerpo humano.

Según Lin Zhang, autor principal del estudio y becario postdoctoral en el Departamento de Ciencias Físicas Aplicadas de la Universidad, estos robots blandos pueden realizar una variedad de movimientos controlados, como doblarse, expandirse y girar en entornos biológicos. La creación de robots suaves inspirados en la biología promete grandes avances en la tecnología médica, especialmente en cirugía, diagnóstico, administración de medicamentos, prótesis, órganos artificiales y herramientas de rehabilitación.

Estas nuevas implantaciones robóticas, diseñadas para cambiar de forma y función como los tejidos biológicos, pueden igualar la suavidad de los tejidos, proporcionar tratamientos terapéuticos y ofrecer monitoreo en tiempo real. Esta capacidad de integración entre detección y actuación mejora la precisión diagnóstica y terapéutica, con el potencial de funcionar como órganos artificiales.

Los nuevos diseños del equipo, inspirados en la naturaleza, presentan dos capas clave: una piel electrónica (e-skin) hecha de nanocompuestos funcionales y un músculo artificial utilizando un hidrogel de Poly(N-isopropyl acrylamide) o PNIPAM. La e-skin puede detectar el tacto, la presión, la temperatura y los químicos, mientras que el músculo de hidrogel puede contraerse y relajarse.

Estos robots blandos pueden doblarse, expandirse y girar, además de moverse, detectar y comunicarse de forma inalámbrica, lo que permite operaciones mínimamente invasivas dentro del cuerpo. Su diseño, que imita la piel y los músculos, los hace altamente efectivos y versátiles. Motivados por formas orgánicas como vainas de semillas y estrellas de mar, pueden modificar su arquitectura para ejecutar diversas funciones de manera efectiva.

Entre los diseños del equipo se incluyen:

  • Un robot envolvente para la vejiga, que controla el volumen de la vejiga y proporciona estimulación eléctrica para vejigas hiperactivas.
  • Un manguito para vasos sanguíneos que mide el flujo sanguíneo de forma precisa.
  • Un robot ingerible para el monitoreo del estómago y la administración de medicamentos.
  • Un robot para el corazón que mide la actividad electrofisiológica, las contracciones y proporciona estimulación eléctrica para regular el ritmo cardíaco.

Estos dispositivos pueden monitorear continuamente condiciones internas como la presión arterial y el volumen de la vejiga; pueden ser tragados para monitorear y tratar condiciones estomacales; pueden cambiar de forma para adaptarse a los órganos y mejorar la detección y el tratamiento; y pueden proporcionar tratamientos como la estimulación eléctrica basados en datos en tiempo real.

Lin Zhang destaca que las pruebas en ratones han demostrado la capacidad del «thera-gripper» para realizar estas funciones de manera efectiva, mostrando su potencial como implante cardíaco de próxima generación. Los resultados positivos abren nuevas posibilidades para los dispositivos médicos y destacan el potencial futuro en la sinergia entre robots blandos implantables y tejidos biológicos.

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