Cápsulas de Gel Magnético Podrían Avanzar Tanto la Robótica como la Medicina

Polímeros Magnéticos

Prof. Abdon Pena-Francesch, director del BioInspired Materials Lab en la Universidad de Michigan, y su equipo han desarrollado un gel con propiedades magnéticas, a pesar de estar compuesto exclusivamente de moléculas basadas en carbono. Este gel magnético, llamado ‘TEMPO magnets’, permite que sea atraído por otros materiales magnéticos y responda a campos magnéticos. Esto permite la manipulación remota del gel. Por ejemplo, una cápsula en el estómago podría ser dirigida para realizar una cirugía o administrar un medicamento.

Fuente: University of Michigan

Las propiedades magnéticas de este gel basado en TEMPO son más débiles que los imanes de metal, pero esto puede ser una ventaja para aplicaciones biomédicas y ciertas robóticas blandas. Por ejemplo, la resonancia magnética (MRI) podría usarse en combinación con esta tecnología, donde un imán más fuerte haría que la MRI quedara esencialmente ciega. Así, en este caso, la MRI puede usarse para monitorizar los efectos de una cápsula médica, si un fármaco se entregó correctamente y dónde, o los movimientos de una cápsula de gel magnético en el tracto digestivo.

Los Próximos Pasos

El siguiente paso de este proyecto específico será hacer que este tipo de gel sea biodegradable, permitiendo una mayor tolerancia por parte del cuerpo humano, así como la posibilidad de usarlo en la naturaleza sin preocuparse por la contaminación y la polución.

Además de los geles magnéticos,  la impresión 3D/fabricación aditiva también debería impulsar la robótica blanda. La curación lenta, el elastoplástico brinda buenas opciones para prótesis que superan las opciones existentes. Discutimos esta creciente conexión entre los campos emergentes de la robótica blanda y la impresión 3D en nuestro artículo “Hands Like a Human: New Additive Manufacturing Helps Soft Robotics Go Real”.

También analizamos la industria de la impresión 3D en general en el artículo “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch”.

Alejándose de la Robótica Dura

En la actualidad, los robots se han convertido discretamente en una parte importante de nuestras vidas. Pero esto se ha limitado mayormente al diseño de brazos robóticos industriales y pesados. Más recientemente, drones y robots de entrega o logística más pequeños están empezando a asumir aún más tareas e incluso a crecer en importancia en la guerra. Sin embargo, estos diseños siguen dependiendo de hidráulica y sistemas pesados basados en metal.

Fuente: Unsplash

Los materiales demasiado rígidos limitan las aplicaciones para los robots, con, por ejemplo, un rango de movimiento limitado o dificultades para manipular objetos delicados. La naturaleza mecánica y metálica de la robótica también ha sido una limitación importante en su implementación en medicina, como prótesis o nanorobots internos.

Robots Blandos

Ha habido un gran esfuerzo por desarrollar lo que se llama “robot blando”, usando plásticos, polímeros, alambres metálicos u otros componentes más flexibles. Los diseños más suaves deberían permitir nuevos conceptos, más inspirados en la naturaleza, para ser usados al construir un robot, como discutimos en nuestro artículo “How Robotics Can Take a Cue From Nature”.

But these systems still suffer from a few limitations:

• Necesitan estar conectados a una fuente de energía.
• A menudo están limitados a unas pocas formas o movimientos predeterminados.
• Son bastante pesados.

Fuente: Youtube

Una idea para eliminar estas limitaciones es usar imanes en lugar de piezas metálicas rígidas. Esto elimina la necesidad de una fuente de energía externa y ofrece más flexibilidad y diversidad de posibles formas y movimientos.

Pero los imanes metálicos siguen siendo pesados. Además, la mayoría de las veces son tóxicos en cierta medida, lo que limita mucho su utilidad en aplicaciones médicas. Y eso es una lástima, considerando que la interacción de los robots con tejidos blandos y frágiles para necesidades médicas es una de las aplicaciones más prometedoras de la robótica blanda.

Sin embargo, ninguna regla de la física dice que los imanes deban estar hechos necesariamente de metal. Las propiedades magnéticas son el único requisito. Y otros materiales pueden cumplir con ello, como los imanes TEMPO.

Acciones de Robótica Blanda o Magnética

1. Stereotaxis

Stereotaxis es un líder en telerobótica médica. Su sistema Genesis RMN (Robotic Magnetic Navigation) utiliza campos magnéticos para guiar catéteres dentro del cuerpo del paciente. Esto se usa notablemente en cirugía cardíaca y otros tratamientos endovasculares.

Es el único robot disponible en este sector, que difiere de la cirugía laparoscópica, dominada por Intuitive Surgical (ISRG) y los robots de cirugía abierta de compañías como Stryker (SYK – robot Mako) y Medtronic (MDT – Mazor robotics). Discutimos estas 2 compañías y otras en nuestro artículo “Top 5 Robotic Surgery Stocks“.

Este método elimina la necesidad de catéteres rígidos que dependen del control manual y la fuerza del operador, lo que conlleva mayores riesgos de eventos adversos para los pacientes.

Además, el método tradicional para la inserción de catéteres requiere rayos X, lo que provoca exposición a radiación, especialmente para el personal médico que realiza el procedimiento de forma regular. Es un fenómeno bien conocido que esto puede causar cáncer a los médicos y enfermeras que practican estas operaciones.

Fuente: Stereoaxis

El procedimiento manual también requiere muchas habilidades, lo que implica una capacitación costosa, y mostrará tasas de éxito variables dependiendo del operador y su experiencia.

En contraste con los métodos clásicos, la solución de Stereotaxis ofrece un 72% menos de complicaciones y un 36% menos de exposición a radiación.

La compañía ya ha desplegado su sistema en más de 100 hospitales y ha tratado a más de 100.000 pacientes.

Dado que Stereotaxis ya utiliza la navegación magnética remota para cirugías, tendría sentido que la compañía esté en una posición privilegiada para adoptar la aparición de la robótica magnética orgánica. Y ver sus robots RMN como la base para el despliegue en hospitales de la tecnología de gel magnético orgánico.

2. 3D Systems Corporation

Este líder de la industria de impresión 3D también se adentró en la bioimpresión en 2017 mediante una colaboración de investigación con United Therapeutics (UTHR). También adquirió al fabricante de bio-tinta Allevia en 2021. Y anunció una colaboración con CollPlant Biotechnologies (CLGN) en 2020.

Esta adquisición le brinda a 3D Systems una ventaja en el campo de la impresión de materiales biológicos. Actualmente comercializa 3 modelos de su bioprinter Allevi.

Fuente: 3D Systems

Como productor en crecimiento de dispositivos médicos y prótesis impresas en 3D Y líder en bioimpresión, podemos imaginar que la compañía podría estar interesada en encontrar nuevas aplicaciones para el gel magnético orgánico controlado remotamente.

Así, si la robótica blanda que usa gel magnético se convierte en una aplicación médica en crecimiento, podemos esperar que 3D Systems sea parte de esta revolución médica y ayude a imprimir en 3D las herramientas relevantes para estas nuevas terapias.

(Exploramos el campo de la bioimpresión en profundidad en nuestro artículo “Organs On Demand: Best 3D Bioprinting Stocks”).

3. Desktop Metal, Inc.

(DM )

Desktop Metal es otro gran líder en impresión 3D, con más de 650 patentes, más de 250 materiales posibles y 6.000 clientes. Uno de sus principales focos ha sido la impresión 3D de metal, un objetivo buscado durante mucho tiempo por la industria de la impresión 3D.

También está activo en el sector de la salud, comenzando con la adquisición de la alemana EnvisionTEC, que incluye tecnología de cuidado dental. Esto viene junto con una asociación estratégica con la empresa líder en ortodoncia Align Technology.

La fusión con EnvisionTEC también ayudó a Desktop Metal a desarrollar su impresora 3D Desktop Health. Es más una impresora de andamios que una impresora 3D de células/completas órganos. Sin embargo, si la bioimpresión resulta requerir hidrogel u otros polímeros como andamio de forma permanente, esto será una fuerte ventaja tecnológica para Desktop Health.

Fuente: Desktop Metal

Aunque el enfoque en bioimpresión y salud es menos fuerte que con 3D Systems, no es imposible que Desktop Metal también esté interesado en el potencial de combinar la impresión 3D con geles magnéticos orgánicos.

4. Soft Robotics

Esta compañía es de capital privado y se centra en desarrollar mGripAI, un robot con agarre blando para la industria de procesamiento de alimentos, combinado con una visión 3D completa y un sistema de IA.

Fuente: Soft Robotics

También puedes verla en acción en este video. Aunque es poco probable que entre en el segmento médico, la compañía podría algún día estar interesada en una versión no tóxica de la robótica blanda magnética para su despliegue en la industria alimentaria. Esto es especialmente cierto si el gel magnético orgánico puede mejorarse para volverse biodegradable.