Inteligencia artificial - 13 Junio, 2022

Innovación a escala “micro” para revolucionar la medicina

La investigación relacionada con dispositivos microscópicos continúa su evolución y abarca nuevos campos que van desde la regeneración ósea hasta la selección celular.

Nuevas investigaciones avalan la futura administración dirigida de medicamentos.

Emplean Inteligencia Artificial para guiar microrobots a través de fluidos.

Tags: #InteligenciaArtificial, #MachineLearning, #Nanotecnología, #Impresión3D

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Se espera que lleven integrado material para reparar huesos rotos, que administren medicamentos de forma dirigida, e incluso que sean capaces de destruir células cancerígenas. Los microrobots, dispositivos minúsculos que hasta hace una década eran producto de la ciencia ficción, en la actualidad son promotores de una nueva revolución en el mundo de la medicina gracias a los avances que protagonizan casi a diario.

Aunque al hablar de microrobots inmediatamente nos viene a la cabeza la imagen de dispositivos mecánicos, en muchas ocasiones están compuestos por materiales biológicos o impresos en 3D que son capaces de transportar o de llevar integrada una carga farmacológica. A veces se inyectan directamente en el cuerpo para que se muevan por el torrente sanguíneo y puedan liberar el fármaco de forma controlada, y en otras ocasiones están dotados de elementos, como imanes, que les permiten desplazarse de forma dirigida para realizar su función. 

En cualquier caso, la investigación asociada a estos dispositivos es una de las más prometedoras en varios campos. Estos son algunos ejemplos.

Hacia la reparación y la regeneración ósea

Un grupo de investigadores de las universidades de Linköping (Suecia) y de Okinawa (Japón) han diseñado un material inspirado en el tejido de la fontanela que tiene como objetivo mejorar la reparación de fracturas óseas. 

Tal y como explica el centro investigador sueco, se trata de un material flexible y suave que se endurece y queda bloqueado en el lugar de la lesión, y que está especialmente indicado para el tratamiento de lesiones complejas. 

Para desplegar este material sus creadores contemplan la posibilidad de integrarlo en microrobots que se inyectarían en el cuerpo localmente, y que posteriormente serían capaces de cambiar de manera inducida antes de solidificarse. ¿Cómo? A través de una pequeña descarga eléctrica aplicada al polímero orgánico electroactivo que recubre el material, una tira de hidrogel de alginato.

Por el momento, los investigadores han conseguido que el material quede fusionado en huesos de pollo pero su objetivo final es que sirva para curar lesiones óseas graves y complejas, y que pueda llegar incluso a servir de base para regenerar huesos humanos.

¿Provocar la muerte de células cancerígenas?

Un equipo de científicos del CSIC ha conseguido introducir un chip de silicio en el interior de células vivas para estudiar la mitosis y, al mismo tiempo, investigar la posibilidad de impedir la división celular en casos de enfermedades graves como el cáncer. 

La novedad de estos chips, que tienen el tamaño de una milésima parte de un cabello humano, radica en que se trata de un fármaco de acción mecánica, en lugar de dispensación química, tal y como recoge la revista Advanced Materials. 

El objetivo de la investigación, en la que también participan el Instituto de Microelectrónica de Barcelona y el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología de la Universitat de Barcelona (IN2UB), es conseguir modificar el funcionamiento normal de las células para provocar su muerte, algo que podría revolucionar la lucha contra el cáncer.

Inteligencia Artificial para “patronear” microrobots

El centro tecnológico gallego AIMEN ha participado en el desarrollo de la primera aplicación de Inteligencia Artificial para el control de microrobots sumergidos en un fluido. 

Esta investigación, publicada por la revista Science Robotics, muestra cómo un robot del tamaño de una centésima del diámetro de un cabello humano puede llegar a navegar mediante técnicas de aprendizaje por refuerzo, pero también compartir información con otros robots o ajustar su velocidad de desplazamiento. 

Los principales retos del proyecto han sido el propio diseño del robot y de su mecanismo de propulsión, y la capacidad del sistema de control para adaptarse y aprender en un medio lleno de incertidumbres para un objeto microscópico, como es un fluido. 

Administración de fármacos dirigida

Investigadores chinos han desarrollado unos microrobots con forma de pez que se pueden guiar con imanes desde el exterior del cuerpo hasta las células cancerosas y administrar quimioterapia de manera dirigida. 

Tal y como recoge la revista ACS Nano, los investigadores han diseñado un hidrogel sensible al pH que puede hacer que los microrobots liberen la carga de fármaco que llevan integrada con un cambio de acidez. 

Para conseguirlo, imprimieron con tecnología 4D una serie de dispositivos microscópicos realizados con este material y dirigieron los micro robots a través de los vasos sanguíneos hasta llegar a la zona afectada. Al detectar el cambio de pH, el robot abrió la boca y liberó un fármaco contra las células situadas a su alrededor.