Microrrobots guiados magnéticamente permiten la administración dirigida de fármacos

El tratamiento actual se basa en la administración sistémica de fármacos trombolíticos, que circulan por todo el cuerpo. Dado que solo una fracción alcanza el vaso obstruido, los médicos deben administrar dosis altas que aumentan significativamente el riesgo de efectos secundarios peligrosos, como hemorragias internas.

Durante décadas, los investigadores han buscado la manera de administrar medicamentos directamente al trombo asociado al accidente cerebrovascular (ACV) sin exponer el resto del cuerpo a niveles innecesarios de fármaco. Ahora, un nuevo sistema de microrrobot magnético puede penetrar profundamente en los diminutos vasos del cerebro y administrar fármacos trombolíticos directamente a la obstrucción.

El trabajo, realizado por investigadores de la ETH Zurich (Zúrich, Suiza), representa un gran avance hacia la terapia dirigida mínimamente invasiva para pacientes con ACV. El microrrobot consta de una cápsula esférica patentada, compuesta por una cubierta de gel disoluble con nanopartículas de óxido de hierro diseñadas con precisión para la guía magnética y nanopartículas de tantalio para la visibilidad mediante rayos X. Lograr una alta capacidad de respuesta magnética con un tamaño tan pequeño fue un desafío técnico clave, dado el estrecho diámetro de los vasos cerebrales.

Dentro de la cápsula, los investigadores cargaron fármacos activos —incluyendo un agente anticoagulante, antibióticos o medicamentos anticancerígenos— que pueden liberarse bajo demanda. Al exponerse a un campo magnético de alta frecuencia, las nanopartículas magnéticas se calientan, disolviendo la capa de gel y liberando la carga terapéutica justo donde se necesita.

El equipo diseñó un sistema de administración en dos pasos: primero, el microrrobot se inserta en los vasos sanguíneos o en el líquido cefalorraquídeo mediante un catéter; segundo, una plataforma de navegación electromagnética lo dirige a través de las arterias ramificadas y el flujo sanguíneo de alta velocidad hacia el punto objetivo. El propio catéter incorpora una pinza flexible de polímero que libera el microrrobot con precisión dentro del vaso.

Para maniobrar a través del complejo sistema vascular cerebral, los investigadores combinaron tres estrategias de navegación. Un campo magnético rotatorio permite al microrrobot desplazarse por las paredes vasculares; un gradiente de campo magnético puede impulsar la cápsula contracorriente incluso frente a flujos sanguíneos rápidos que superan los 20 centímetros por segundo; y un método de navegación en flujo guía al microrrobot a través de bifurcaciones complejas, moldeando el gradiente magnético para dirigir el flujo sanguíneo hacia la rama correcta. Este enfoque integrado permitió un movimiento preciso a través de diversas vías anatómicas a velocidades de hasta 4 milímetros por segundo.

En más del 95 % de los ensayos experimentales, el microrrobot alcanzó su objetivo y administró el fármaco con alta precisión. Dado que los campos magnéticos penetran profundamente en el cuerpo sin efectos nocivos con las intensidades utilizadas, este método ofrece una estrategia de navegación segura y mínimamente invasiva.

Para evaluar el sistema en condiciones realistas, el equipo desarrolló modelos vasculares de silicona de alta fidelidad basados en la anatomía de pacientes, lo que permitió un entrenamiento y una optimización exhaustivos sin el uso de animales. Tras experimentos exitosos con modelos, los investigadores demostraron la viabilidad del sistema en cerdos, demostrando que los tres métodos de navegación funcionan en condiciones realistas de flujo sanguíneo y que el microrrobot permanece visible durante todo el procedimiento.

En su investigación, publicada en la revista Science, también hicieron navegar el microrobot a través del líquido cefalorraquídeo de una oveja, un entorno anatómico complejo que sugiere un amplio potencial para futuras intervenciones neurológicas. Además del tratamiento del ictus, los investigadores prevén aplicaciones para tratar infecciones o tumores localizados.

Con la traducción clínica como objetivo principal, el equipo se prepara ahora para ensayos en humanos. Su trabajo refleja el compromiso de ofrecer tecnologías que apoyen a los cirujanos en tiempo real y ofrezcan a los pacientes opciones terapéuticas más seguras, rápidas y eficaces.

“Los médicos ya están realizando una labor increíble en los hospitales”, afirmó el investigador Fabian Landers, autor principal del artículo. “Lo que nos motiva es saber que contamos con una tecnología que nos permite ayudar a los pacientes con mayor rapidez y eficacia, y brindarles nuevas esperanzas mediante terapias innovadoras”.

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ETH Zúrich