Robótica
Las soluciones robóticas pueden restaurar funciones corporales vitales para quienes más lo necesitan
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Peristalsis – Una movilidad muscular oculta pero importante
Robotic help to alleviate mobility issues are on the rise, notably exoskeletons. For example, we discussed how it puede ayudar a pacientes con enfermedad de Parkinson, y también podría proporcionar movilidad adicional a trabajadores de fábricas y almacenes, or even the military like with the Herowear suit developed with Vanderbuilt University.
Fuente: Herowear
Sin embargo, no todos los movimientos importantes del cuerpo provienen de las extremidades o la espalda. La peristalsis es el movimiento ondulatorio de órganos internos como el esófago (que conecta la boca con el estómago) o el intestino.
Este tipo de movimiento acelera el transporte de fluidos y líquidos en el cuerpo. Es una función vital para la digestión y también asegura que los alimentos ingeridos lleguen al estómago en lugar de a los pulmones.
La peristalsis puede verse afectada por enfermedades, especialmente el cáncer. El tratamiento habitual es usar un tubo metálico, lo que puede provocar obstrucciones y otros problemas potencialmente mortales.
Investigadores de la misma Universidad Vanderbilt en Nashville, EE. UU., donde sus colegas trabajaron en exosuits, han creado un robot magnético blando que podría imitar la peristalsis.
El auge de la robótica blanda
Robots are great at manipulating heavy equipment and performing precise manufacturing. But they are much harder to mix with soft and fragile biological tissues.
Los robots son excelentes manipulando equipos pesados y realizando manufactura precisa. Pero es mucho más difícil combinarlos con tejidos biológicos blandos y frágiles.
Por estas razones, los investigadores están buscando formas de crear “robots blandos”, 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 “Cómo la robótica puede inspirarse en la naturaleza”.
Sin embargo, estos sistemas todavía presentan algunas limitaciones:
- Necesitan estar conectados a una fuente de energía.
- A menudo están limitados a algunas formas o movimientos predefinidos.
- Son bastante pesados.
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 mayor flexibilidad y diversidad de posibles formas y movimientos. Por ejemplo, discutimos previamente cómo los geles blandos podrían volverse magnéticos para alimentar dichos robots.
Peristalsis robótica
The Vanderbilt University researchers used a flexible magnetic robotic system to recreate the biological undulation movements of peristalsis.
Los investigadores de la Universidad Vanderbilt usaron un sistema robótico magnético flexible para recrear los movimientos ondulatorios biológicos de la peristalsis.
Fuente: Advanced Functional Materials
El movimiento del “robot” se realiza mediante magnetismo, controlado desde fuera del cuerpo, lo que es un beneficio adicional para este sistema. De esta manera, no requiere un sistema de batería interno después de ser insertado en el cuerpo del paciente.
Un robot de peristalsis magnético puede incorporarse en un stent esofágico, replicando el movimiento de un esófago biológico.
Fuente: Advanced Functional Materials
La fabricación de este dispositivo requirió muchos pasos y prueba y error para encontrar el método correcto. Entre otras cosas, se utilizó corte láser del material, magnetización, ensamblaje sobre una cinta de poliimida, recubrimiento con hidrogel y unión al stent de silicio (lo mismo también puede hacerse con un stent metálico).
Fuente: Advanced Functional Materials
El diseño experimental funcionó bien y replicó los mecanismos de la peristalsis.
Puedes verlo en acción en el video a continuación:
Mejoras futuras
Más pequeño para más aplicaciones
La lámina blanda magnética utilizada en el prototipo podría ser más pequeña, quizá mediante técnicas de fabricación como el micromoldeo.
Esto permitiría que este diseño encaje en partes más estrechas del cuerpo. Por ejemplo, podría usarse para ayudar a transportar óvulos humanos desde los ovarios cuando la función muscular en las trompas de Falopio está deteriorada.
El mismo sistema podría integrarse en stents de vías respiratorias para transportar moco excesivo.
Materiales
La lámina blanda magnética podría tener micro-patrones y recubrimientos que hagan el transporte de líquidos y sólidos más eficiente.
El componente magnético también podría mejorarse para que se pueda usar un campo magnético más bajo (aunque la intensidad magnética utilizada en el prototipo se considera muy segura).
Acciones de robótica blanda o magnética
1. Stereotaxis
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Stereotaxis es líder en telerobótica médica. Su sistema Genesis RMN (Navegación Robótica Magnética) utiliza campos magnéticos para guiar catéteres dentro del cuerpo del paciente. 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 ) (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: Stereotaxis
El procedimiento manual también requiere muchas habilidades, lo que implica una capacitación costosa, y tendrá tasas de éxito variables según el 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 navegación magnética remota para cirugías, tiene sentido que la empresa esté en una posición privilegiada para adoptar la aparición de la robótica magnética.
Su reputación por procedimientos más seguros que los normales usando robótica magnética también podría ser clave para convencer a los profesionales médicos de confiar en la empresa al implementar robótica móvil en la garganta, sistemas reproductivos o vías respiratorias de los pacientes.
2. 3D Systems Corporation
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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 ) (UTHR). También adquirió al fabricante de bio-tinta Allevia en 2021. Y anunció una colaboración con CollPlant Biotechnologies (CLGN ) (CLGN) en 2020.
Esta adquisición le brinda a 3D Systems (DDD ) 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 empresa podría estar interesada en encontrar nuevas aplicaciones para robots magnéticos controlados remotamente en aplicaciones médicas.
Así, si la robótica blanda se convierte en un método para “reparar” la peristalsis, podemos esperar que 3D Systems forme parte de esta revolución médica y ayude a imprimir en 3D las piezas y herramientas relevantes para estas nuevas terapias.
(Exploramos en profundidad el campo de la bioimpresión en nuestro artículo “Organs On Demand: Best 3D Bioprinting Stocks”).
