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Microrrobô inspirado em larva pode tratar tumores e melhorar eficácia de drogas

·4 min de leitura

Um microrrobô em formato de larva de estrela-do-mar pode ajudar os cientistas a aprimorar o uso de medicamentos nos seres humanos. Com tamanho representativo de uma fração do diâmetro de um fio de cabelo, o robô pode ser usado para nadar pelo corpo para entregar as drogas em áreas específicas do corpo ou até realizar procedimentos cirúrgicos de pequeno porte.

Essa invenção foi criada a partir de um sistema sintético ativado por ondas de ultrassom, usadas para imitar a movimentação ciliar da estrela-do-mar e replicar o movimento feito pelas larvas do ser marinho. Com a aplicação de técnicas manipuladas, é possível que o pequeno robô microscópico se comporte de maneira semelhante a um bicho de verdade, sem precisar de nenhum tipo de bateria ou sensor para se locomover.

A larva de estrela-do-mar tem cílios que permitem a movimentação (Imagem: Prakash Lab/Stanford University)
A larva de estrela-do-mar tem cílios que permitem a movimentação (Imagem: Prakash Lab/Stanford University)

Os cientistas costumam se inspirar em microrganismos naturais, como bactérias e algas, para criar esses microrrobôs, afinal esses seres são muito eficientes no ambiente para o qual são adaptados. No caso da estrela-do-mar em estágio larval, o corpo lobulado e com cílios — pelos muito finos espalhados ao longo do corpo — ajudam no deslizamento em líquidos diversos.

Os microrrobôs tem um formato mais retangular e são 10 vezes menor do que as larvas, com apenas um quarto de milímetro de diâmetro, mas seguem a estrutura corporal para entregar quase a mesma premissa. Os cílios são dispostos em fileiras e movem-se para frente e para trás de forma coordenada para criar redemoinhos na água em volta, o que serve de "impulsão" para o movimento.

Movimentação do robô

Para mudar de direção, basta que a posição dos cílios sejam alteradas. No caso das larvas, isso é feito com base na reação do próprio ser, mas nos robôs é preciso um estímulo externo capaz de afetar o movimento. Neste caso, entra em cena das ondas de ultrassom: são elas quem fazem os pelos oscilarem e assim controlam a direção do microrrobô. A versão sintética bate os cílios mais de dez mil vezes por segundo, ou seja, mil vezes mais rápido do que uma larva.

Os cílios criam pequenos vórtices que impulsionam o movimento do robô (Imagem: Reprodução/Nature Communications)
Os cílios criam pequenos vórtices que impulsionam o movimento do robô (Imagem: Reprodução/Nature Communications)

Mesmo com microscópio super potente, é praticamente impossível ver os vórtices criados na água, por isso os pesquisadores precisaram usar algumas técnicas para ressaltar a movimentação e assim observá-los de fato. Quando compararam com a larva da estrela-do-mar, veio a surpresa: os padrões de fluxo são virtualmente idênticos.

Ao descobrirem essa semelhança, eles juntaram os vórtices de sucção (usados para pegar a presa, no caso da larva) com os de impulso para simular a técnica de alimentação do organismo vivo. Esse conjunto de movimentos dá aos robôs a capacidade de coletar partículas e as enviarem em uma direção predeterminada.

Uso na medicina

Como o ultrassom não faz mal para o corpo, a técnica é segura para ser usada em qualquer tipo de paciente, como já ocorre de forma ampla em exames de imagem até em países mais pobres. O professor de robótica acústica para ciências da vida e saúde na Universidade de Zurique, Daniel Ahmed, um dos coordenadores do projeto, aposta no uso amplo da tecnologia, porque os dispositivos de ultrassom são bem comuns nos hospitais.

Ahmed vê potenciais avanços no tratamento de tumores gástricos com o microrrobô larval. O professor explica que a absorção de drogas convencionais por difusão é ineficiente para esse tipo de tratamento, mas, se os microrrobôs as transportassem até o local específico do tumor, seria possível ter resultados mais positivos, bem como reduzir os efeitos colaterais.

Por enquanto, o grande desafio para o uso em larga escala dos robôs minúsculos é a geração de imagens, pois, como são extremamente pequenos, é preciso uma imagem nítida gerada em tempo real, algo bastante complicado com a tecnologia atual. A ideia futura é incorporar agentes de contraste, como os já usados para a confecção de exames com ultrassom.

O cientista ainda vislumbra outra utilização para a indústria de medicamentos e pesquisas com drogas, pois conseguiriam manipular pequenos volumes de líquidos para executar tarefas como mistura, bombeamento e captura de micropartículas. É incrível a resposta para muitos problemas humanos está na própria natureza, não é?

Fonte: Canaltech

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