Biotecnología
La entrega dirigida de fármacos podría beneficiarse de una nueva técnica que involucra ondas sonoras
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Mover objetos sin tocarlos
Modern science has discovered ways to move things without touching them. This was first done with so-called optical tweezers, which use light, and soon replicated with acoustic tweezers, which use sound.
La ciencia moderna ha descubierto formas de mover cosas sin tocarlas. Esto se hizo por primera vez con los llamados pinzas ópticas, que utilizan luz, y pronto se replicó con pinzas acústicas, que usan sonido.
Las pinzas acústicas son de especial interés porque pueden penetrar la mayoría de los materiales. Su amplio rango de frecuencias permite la manipulación de objetos de varios tamaños, desde células individuales hasta objetos complejos. Además, son inofensivas para los tejidos biológicos.
Por esta razón, las pinzas acústicas podrían tener una amplia gama de aplicaciones, desde cirugía hasta la administración de fármacos. El problema es que, hasta ahora, el control preciso al utilizarlas era difícil en un entorno complejo como un cuerpo vivo.
Esto está cambiando, gracias a nuevos descubrimientos publicados en Nature Physics por investigadores del EPFL (Suiza) y la Universidad Técnica de Viena (Austria).
Impulsar con ondas sonoras
El equipo de investigación utilizó un nuevo método para crear pinzas acústicas llamado “modelado de momento de onda”. La técnica es la adaptación a ondas sonoras de un método novedoso que usa luz para organizarlo a pesar de un entorno “desordenado”.
Esencialmente, primero “mapea” el efecto de dispersión de los obstáculos en una estructura matricial (a la derecha abajo), lo que permite determinar cómo usar las pinzas a pesar de los obstáculos en el camino.
Esta matriz de dispersión evoluciona en tiempo real a medida que el objeto se mueve, y mantenerla actualizada en tiempo real fue uno de los principales logros de los investigadores, quienes utilizaron herramientas matemáticas complejas para lograrlo.
Fuente: Nature
Esto cambia la forma en que funcionan las pinzas acústicas. Normalmente el método atrapa un objeto en un punto. Aquí, en cambio, las ondas sonoras lo empujan suavemente, como un palo de hockey empujando un disco.
El método funciona con objetos esféricos, pero también con formas más complejas. También puede controlar rotaciones, añadiendo más flexibilidad a los posibles movimientos. Puede trabajar con prácticamente cualquier material, sin que el objetivo necesite ser magnético o especialmente resistente.
Fuente: Nature
Aplicaciones posibles
Medicina y biotecnología
La posibilidad de un tratamiento terapéutico directo en todo el cuerpo sin cirugía es bastante interesante. Esto podría usarse especialmente para la terapia contra el cáncer, donde la entrega del fármaco directamente en el tumor podría aumentar considerablemente la eficiencia.
“Algunos métodos de administración de fármacos ya utilizan ondas sonoras para liberar fármacos encapsulados, por lo que esta técnica es especialmente atractiva para empujar un fármaco directamente hacia las células tumorales”.
De manera similar, el análisis biológico y la toma de muestras podrían realizarse sin tocar directamente los tejidos, reduciendo el riesgo de contaminación o daño causado por el procedimiento.
Por último, también podría usarse para la ingeniería de tejidos o incluso la bioimpresión 3D. Permitir la manipulación sin necesidad de cortar podría ayudar a crear diseños más complejos, acercándonos un paso más al sueño de producir órganos bajo demanda.
Fabricación
Moverse a voluntad en todas las direcciones, pequeñas partículas suena exactamente a lo que la impresión 3D está intentando lograr.
En ese sentido, las pinzas acústicas podrían ser un nuevo método para añadir a las técnicas de fabricación aditiva existentes, organizando las partículas antes de que se unan en un objeto sólido.
También podría usarse para ensamblar piezas separadas, incluso cuando la manipulación directa no sería posible.
¿No es la primera?
Ya cubrimos una tecnología similar en nuestro artículo “Los emisores de energía acústica podrían pronto eliminar la necesidad de incisión durante la cirugía”.
En él, explicamos cómo otro tipo de pinzas ópticas podría lograr resultados similares. En ese caso, el enfoque estaba más en realizar cirugías sin cortes y mover pequeños objetos dentro del cuerpo.
Sin embargo, esto era más del tipo “clásico” de pinza óptica, bloqueando el objeto en un punto.
En ambos casos, las pinzas acústicas están avanzando fuertemente en sus ciencias fundamentales, ya sea para cirugía con una visión en tiempo real mediante ecografía o con sistemas de empuje extremadamente precisos y una matriz de dispersión actualizada para mantener el movimiento deseado con precisión.
Así que ahora deberíamos pasar al paso en que estas tecnologías se estandarizarán y comercializarán, ayudando a impulsar nuevos tipos de terapias innovadoras y a aumentar la eficiencia de las existentes.
Empresas de manipulación 3D
Mientras que uno de los sistemas de cirugía robótica más avanzados es vendido por Intuitive Surgical (ISRG ) (ISRG), la empresa tiene menos experiencia en ultrasonido o endoscopia que algunos de sus competidores. Por lo tanto, es probable que la primera aplicación médica real de las pinzas acústicas provenga de compañías de dispositivos médicos ya expertas en integrar numerosos sistemas de dispositivos médicos como robots o herramientas quirúrgicas.
Alternativamente, el progreso de las pinzas acústicas podría beneficiarse enormemente de la impresión 3D y la bioimpresión, por lo que una empresa líder en este sector también podría beneficiarse.
1. Medtronic plc
MDT Gráfico de precios
Medtronic es un líder en dispositivos médicos, especialmente en cirugía y cuidados intensivos. Aunque los otros segmentos también podrían considerarse afines, el segmento quirúrgico médico de Medtronic representa 2.100 millones de dólares en ingresos, de un total de 7.700 millones de dólares.
Fuente: Medtronic
La empresa ha crecido mediante crecimiento orgánico, gracias a un gran porcentaje del presupuesto de I&D (2.700 millones de dólares en 2022) y adquisiciones (9 en 2022 y 3.300 millones de dólares en adquisiciones adicionales consideradas para 2023).
Medtronic ve una gran oportunidad para una cirugía robótica más simple y de bajo costo:
“solo el 2 % de las cirugías en todo el mundo se realizan con la ayuda de robots. Hay un 98 % que necesita realizarse mediante cirugía asistida por robot, pero no hoy debido a los costos y a la carga de uso”.
Con esa estrategia en mente, Medtronic ha desarrollado el sistema Hugo.
Fuente: Medtronic
También vende el dispositivo de cirugía robótica espinal Mazor X Stealth, gracias a su adquisición de 1.700 millones de dólares de Mazor Robotics en diciembre de 2018.
En general, la excelente reputación de Medtronic y su presencia en prácticamente todos los hospitales con al menos algún equipo le brinda un buen punto de entrada para capturar una parte sólida del incipiente mercado de cirugía robótica, ya sea mediante desarrollo interno o adquisiciones.
También ya vende sistemas de ultrasonido endoscópico, y su presencia en cardiología podría ayudar a aplicar la tecnología de pinzas acústicas a terapias y cirugías cardiovasculares.
2. Cyfuse Biomedical K.K.
T Gráfico de precios
La empresa japonesa se fundó en 2010 y comenzó a vender impresoras 3D a investigadores en 2013.
Su enfoque es producir tejidos y órganos sin ningún andamio artificial, solo con las propias células, a través de su plataforma S‑Spike. Este es un objetivo ambicioso, pero también la forma final de la bioimpresión 3D que probablemente se adoptará con el tiempo.
La ausencia de andamios podría resultar crucial para producir órganos “premium” lo más parecidos posible a los órganos nativos. La tecnología solo puede imprimir en 3D piezas de órgano de 2‑3 cm a la vez.
Fuente: Cyfuse Biomedical
Apunta a 4 segmentos: articulaciones, hígado, nervio y vasos sanguíneos. También podría utilizarse para crear órganos de “entrenamiento” para cirujanos, ayudándoles a aprender sin arriesgar la vida de un paciente.
Fuente: Cyfuse Biomedical
Cyfuse no es rentable por ahora (después de un breve período de ganancias en 2021), pero ya está registrando algunos millones de dólares en ingresos.
Esta empresa está dirigida a inversores pacientes, contando con que esta tecnología se vuelva más generalizada y mejore hasta el punto de poder construir órganos completos de una sola vez en un bloque.
En ese sentido, las pinzas acústicas avanzadas podrían carecer de pasos para ensamblar órganos más complejos y grandes.
