Los investigadores han desarrollado un microrobot de burbujas que utiliza ultrasonido para guiarlo a través de pequeños y complejos vasos sanguíneos del cerebro. Los "microvehículos" se han probado con éxito en ratones y podrían convertirse en un medio para administrar con precisión medicamentos para tratar enfermedades como el cáncer cerebral y los accidentes cerebrovasculares.

Hay más de 650 kilómetros (404 millas) de vasos sanguíneos en nuestro cerebro. Los avances en nanotecnología han permitido el desarrollo de pequeños robots que pueden navegar por áreas antes inaccesibles a través de vías diminutas e intrincadas, administrar medicamentos con precisión y realizar cirugías mínimamente invasivas.

Dada la complejidad de las redes vasculares y las presiones del flujo sanguíneo encontradas, se necesita un método para guiar los microrobots. El uso de campos magnéticos para guiar a los microrobots a través de los vasos sanguíneos del cerebro permite una manipulación precisa, pero como los microrobots deben ser magnéticos, esto limita su biodegradabilidad.

Ahora, investigadores de ETH Zurich, la Universidad de Zurich y el Hospital Universitario de Zurich han colaborado para desarrollar microportadores (microburbujas llenas de gas recubiertas de lípidos) que pueden utilizar ultrasonido para navegar por los estrechos y complejos vasos sanguíneos del cerebro del ratón.

Daniel Ahmed, uno de los autores correspondientes del estudio, afirmó: "Además de ser ampliamente utilizado en el campo médico, el ultrasonido también es seguro y puede penetrar profundamente en el cuerpo humano".

Estas microburbujas pequeñas, suaves y llenas de gas tienen entre 1,1 y 1,4 micrones de diámetro y están hechas de un agente de contraste fluorescente que se utiliza actualmente en imágenes por ultrasonido. Con el tiempo, se disuelven en el cuerpo y sus cubiertas lipídicas están hechas del mismo material que las membranas celulares biológicas.

Navegación acústica por microrobot combinada con imágenes ópticas en tiempo real Investigación de DelCampo Fonseca et al. Descubrieron que el microrobot puede disolverse en el cuerpo durante mucho tiempo y que su capa lipídica está hecha del mismo material que las membranas celulares biológicas.

Los investigadores inyectaron microburbujas en ratones y las dejaron circular en la sangre de los animales. El microscopio permite obtener imágenes en tiempo real del robot. Los investigadores montaron hasta cuatro sensores de ultrasonido en el exterior de las cabezas de los ratones y descubrieron que los microrobots respondían a las ondas sonoras autoensamblándose en enjambres y navegando a lo largo de los vasos sanguíneos del cerebro.

Los robots se guían ajustando la salida de cada sensor a velocidades de hasta 1,5 micrones/segundo y se mueven con éxito en direcciones inversas con velocidades de flujo sanguíneo de hasta 10 mm/segundo. Los resultados muestran que el micromanipulador acústico puede funcionar en condiciones fisiológicas in vivo. Los investigadores analizaron el tejido cerebral después de realizar ultrasonidos y descubrieron que el microrobot no dañaba las paredes internas de los vasos sanguíneos ni provocaba la muerte de las células nerviosas.

Crear microburbujas a partir de una sustancia que ya está en uso tiene sus ventajas. "Debido a que estas burbujas o vesículas ya están aprobadas para uso humano, es probable que nuestra tecnología sea aprobada para el tratamiento humano más rápidamente que otros tipos de microportadores actualmente en desarrollo", afirmó Ahmed.

Ahora que han demostrado que su microrobot puede navegar por los vasos sanguíneos del cerebro de ratones, el siguiente paso de los investigadores es unir moléculas de fármaco al exterior de la cubierta de la microburbuja. Si tienen éxito, los microportadores activados por ultrasonido podrían usarse para tratar el cáncer, los accidentes cerebrovasculares y las enfermedades mentales.

La investigación fue publicada en la revista Nature Communications.