Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un robot con forma de hilo orientable magnéticamente que puede deslizarse activamente a través de caminos estrechos y sinuosos, como la vasculatura laberíntica del cerebro, lo que podría permitir administrar terapias reductoras de coágulos.
Según publican en la revista Science Robotics, en el futuro este hilo robótico “Si el accidente cerebrovascular agudo se puede tratar dentro de los primeros 90 minutos, las tasas de supervivencia de los pacientes podrían aumentar significativamente, apunta Xuanhe Zhao, profesor asociado de ingeniería mecánica y de ingeniería civil y ambiental en el MIT. Si pudiéramos diseñar un dispositivo para revertir el bloqueo de los vasos sanguíneos dentro de esta ‘hora crítica’, podríamos evitar el daño cerebral permanente”.
Para eliminar los coágulos de sangre en el cerebro, se realiza un procedimiento endovascular, cirugía mínimamente invasiva pero en ocasiones físicamente agotador para el cirujano y que requiere una preparación específica y soportar la exposición repetida a la radiación de la fluoroscopia. “Es una habilidad exigente, y simplemente no hay suficientes cirujanos para los pacientes, especialmente en áreas suburbanas o rurales”, dice Kim.
En esta nueva investigación, los autores combinaron su trabajo en hidrogeles y en actuación magnética, para producir un hilo robótico o alambre de guía recubierto de hidrogel magnéticamente orientable, que pudieron hacer lo suficientemente delgado como para guiar magnéticamente a través de una réplica de silicona de tamaño natural de los vasos sanguíneos del cerebro.
El núcleo del hilo robótico está hecho de aleación de níquel-titanio, o “nitinol”, un material flexible y elástico. El hilo de nitinol volvería a su forma original, dándole más flexibilidad para enrollar a través de vasos apretados y tortuosos. Además, el equipo cubrió el núcleo del cable con una pasta gomosa, que incrustaron con partículas magnéticas.
Finalmente, utilizaron un proceso químico que desarrollaron previamente, para recubrir y unir la cubierta magnética con hidrogel, un material que no afecta la capacidad de respuesta de las partículas magnéticas subyacentes y, sin embargo, proporciona al hilo una superficie suave, libre de fricción y biocompatible.
Demostraron la precisión y activación del hilo robótico mediante el uso de un imán grande, para dirigirle.
Los investigadores también probaron el hilo en una réplica de silicona de tamaño real de los principales vasos sanguíneos del cerebro, incluidos coágulos y aneurismas, modelados a partir de las tomografías computarizadas del cerebro de un paciente real. El equipo llenó los vasos de silicona con un líquido que simulaba la viscosidad de la sangre, luego manipuló manualmente un gran imán alrededor del modelo para dirigir el robot a través de los estrechos y sinuosos caminos de los vasos.
Kim destaca que el hilo robótico se puede funcionalizar, lo que significa que se pueden agregar características, por ejemplo, para administrar medicamentos reductores de coágulos o romper bloqueos con luz láser. Para demostrar esto último, el equipo reemplazó el núcleo de nitinol del hilo con una fibra óptica y descubrió que podían dirigir magnéticamente el robot y activar el láser una vez que el robot alcanzara una región objetivo.
Cuando los investigadores realizaron comparaciones entre el hilo robótico recubierto y el no recubierto con hidrogel, descubrieron que el hidrogel le dio al hilo una ventaja muy necesaria de viscosidad que le permite deslizarse a través de espacios más estrechos sin atascarse. En una cirugía endovascular, esta propiedad sería clave para evitar la fricción y las lesiones en los revestimientos de los vasos a medida que el hilo avanza.
Además segun Kim, una guía magnética orientable elimina la necesidad de que los cirujanos empujen físicamente el catéter a través de los vasos sanguíneos de un paciente. Esto significa que tampoco tendrían que estar cerca de un paciente y, lo que es más importante, del fluoroscopio generador de radiación.
“Las plataformas existentes podrían aplicar un campo magnético y realizar el procedimiento de fluoroscopia al mismo tiempo al paciente, y el cirujano podría estar en otra habitación, o incluso en una ciudad diferente, controlando el campo magnético con un joystick, asegura Kim. Nuestra esperanza es aprovechar las tecnologías existentes para probar nuestro hilo robótico in vivo en el siguiente paso”.
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