Cápsulas de Gel Magnético Podem Avançar Tanto a Robótica quanto a Medicina

Polímeros Magnéticos

Prof. Abdon Pena-Francesch, chefe do BioInspired Materials Lab na Universidade de Michigan, e sua equipe desenvolveram um gel com propriedades magnéticas – apesar de ser composto exclusivamente por moléculas baseadas em carbono. Este gel magnético, chamado ‘imãs TEMPO’, permite que seja atraído por outros materiais magnéticos e responda a campos magnéticos. Isso pode permitir a manipulação remota do gel. Por exemplo, uma cápsula no estômago poderia ser direcionada para realizar cirurgia ou entregar medicamento.

Fonte: University of Michigan

As propriedades magnéticas deste gel à base de TEMPO são mais fracas que as dos ímãs metálicos, mas isso pode ser uma vantagem para aplicações biomédicas e certas robóticas flexíveis. Por exemplo, a ressonância magnética (MRI) poderia ser usada em combinação com esta tecnologia, onde um ímã mais forte tornaria a MRI essencialmente cega. Assim, neste caso, a MRI pode ser usada para monitorar os efeitos de uma cápsula médica, se um fármaco foi entregue corretamente e onde, ou os movimentos de uma cápsula de gel magnético no trato digestivo.

Próximos Passos

O próximo passo deste projeto específico será tornar este tipo de gel biodegradável, permitindo maior tolerância pelo corpo humano, bem como a possibilidade de usá-lo na natureza sem se preocupar com contaminação e poluição.

Além dos géis magnéticos,  impressão 3D/fabricação aditiva também deve impulsionar a robótica flexível. Curado lento, elástico-plástico oferece boas opções para próteses que vão além das opções existentes. Discutimos essa conexão crescente entre os campos emergentes de robótica flexível e impressão 3D em nosso artigo “Hands Like a Human: New Additive Manufacturing Helps Soft Robotics Go Real”.

Também analisamos a indústria de impressão 3D em geral no artigo “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch”.

Afastando-se da Robótica Rígida

Na atualidade, os robôs tornaram-se discretamente uma parte importante de nossas vidas. Mas isso tem sido principalmente limitado ao design de braços robóticos industriais pesados. Mais recentemente, drones e robôs menores de entrega ou logística estão começando a assumir ainda mais tarefas e até ganhar importância na guerra. No entanto, esses designs ainda dependem de hidráulica e sistemas pesados de metal.

Fonte: Unsplash

Materiais muito rígidos limitam as aplicações para robôs, com, por exemplo, alcance de movimento limitado ou dificuldades em manusear objetos delicados. A natureza mecânica e metálica da robótica também tem sido uma grande limitação em sua implementação na medicina, como próteses ou nanorobôs internos.

Robôs Flexíveis

Tem havido um forte esforço para desenvolver o que se chama de “robô flexível”, usando plásticos, polímeros, fios de metal ou outros componentes mais flexíveis. Designs mais suaves devem permitir novos conceitos, mais inspirados na natureza, a serem usados na construção de um robô, como discutimos em nosso artigo “How Robotics Can Take a Cue From Nature”.

• Eles precisam estar conectados a uma fonte de energia.
• Eles são frequentemente limitados a algumas formas ou movimentos pré-determinados.
• Eles são bastante pesados.

Fonte: Youtube

Uma ideia para remover essas limitações é usar ímãs em vez de peças metálicas rígidas. Isso elimina a necessidade de uma fonte de energia externa e oferece mais flexibilidade e diversidade de formas e movimentos possíveis.

Mas os ímãs metálicos ainda são pesados. Eles também são, na maioria das vezes, tóxicos em certa medida, tornando sua utilidade em aplicações médicas muito limitada. E isso é uma pena, considerando que a interação de robôs com tecidos macios e frágeis para necessidades médicas é uma das aplicações mais promissoras da robótica flexível.

No entanto, nenhuma lei da física diz que os ímãs precisam necessariamente ser feitos de metal. As propriedades magnéticas são o único requisito. E outros materiais podem atender a isso – assim como os ímãs TEMPO.

Ações de Robótica Suave ou Magnética

1. Stereotaxis

Stereotaxis é líder em tele-robótica médica. Seu sistema Genesis RMN (Robotic Magnetic Navigation) usa campos magnéticos para guiar cateteres no corpo do paciente. Isso é notavelmente usado em cirurgia cardíaca e outros tratamentos endovasculares.

É o único robô disponível neste setor, que difere da cirurgia laparoscópica, dominada pela Intuitive Surgical (ISRG ) (ISRG) e robôs de cirurgia aberta como os da Stryker (SYK – robô Mako) e Medtronic (MDT – Mazor robotics). Discutimos essas 2 empresas e outras em nosso artigo “Top 5 Robotic Surgery Stocks”.

Este método elimina a necessidade de cateteres rígidos que dependem de controle manual e força do operador, levando a maiores riscos de eventos adversos para os pacientes.

Além disso, o método tradicional de implantação de cateteres requer raios X, que causam exposição à radiação, especialmente para o pessoal médico que realiza o procedimento regularmente. É um fenômeno bem conhecido que isso pode causar câncer em médicos e enfermeiros que praticam essas operações.

Fonte: Stereoaxis

O procedimento manual também requer muitas habilidades, o que demanda treinamento caro, e apresenta taxas de sucesso variáveis dependendo do operador e de sua experiência.

Em contraste com os métodos clássicos, a solução da Stereotaxis oferece 72% menos complicações e 36% menos exposição à radiação.

A empresa já implantou seu sistema em mais de 100 hospitais e tratou mais de 100.000 pacientes.

Como a Stereotaxis já usa navegação magnética remota para cirurgias, faz sentido que a empresa esteja em posição privilegiada para abraçar o surgimento da robótica magnética orgânica. E ver seus robôs RMN como base para a implantação em hospitais da tecnologia de gel magnético orgânico.

2. 3D Systems Corporation

Este líder da indústria de impressão 3D também entrou na bioprintagem em 2017 com uma colaboração de pesquisa com a United Therapeutics (UTHR ) (UTHR). Também adquiriu a fabricante de bio-tinta Allevia em 2021. E anunciou uma colaboração com a CollPlant Biotechnologies (CLGN) em 2020.

Esta aquisição dá à 3D Systems (DDD ) uma vantagem no campo de impressão de materiais biológicos. Atualmente comercializa 3 modelos de sua bioprinter Allevi.

Fonte: 3D Systems

Como produtor crescente de dispositivos médicos e próteses impressos em 3D E líder em bioprintagem, podemos imaginar que a empresa poderia estar interessada em encontrar novas aplicações para gel magnético orgânico controlado remotamente.

Portanto, se a robótica flexível usando gel magnético se tornar uma aplicação médica em crescimento, podemos esperar que a 3D Systems faça parte dessa revolução médica e ajude a imprimir em 3D as ferramentas relevantes para essas novas terapias.

(Exploramos o campo da bioprintagem em profundidade em nosso artigo “Organs On Demand: Best 3D Bioprinting Stocks”).

3. Desktop Metal, Inc.

Desktop Metal é outro grande líder em impressão 3D, com mais de 650 patentes, mais de 250 materiais possíveis e 6.000 clientes. Um de seus principais focos tem sido a impressão 3D de metal, um objetivo há muito buscado pela indústria de impressão 3D.

Também está ativa na área de saúde, começando pela aquisição da alemã EnvisionTEC, que inclui tecnologia de cuidados dentários. Isso vem em conjunto com uma parceria estratégica com a líder em ortodontia Align Technology. (ALGN )

A fusão com a EnvisionTEC também ajudou a Desktop Metal a desenvolver seu Desktop Health 3D printer. É mais uma impressora de scaffolds do que uma impressora 3D de célula completa/órgão. Ainda assim, se a bioprintagem acabar exigindo hidrogel ou outros polímeros como scaffold permanentemente, isso será uma forte vantagem tecnológica para o Desktop Health.

Fonte: Desktop Metal

Embora o foco em bioprintagem e saúde seja menos forte do que com a 3D Systems, não é impossível que a Desktop Metal também se interesse pelo potencial de combinar impressão 3D e géis magnéticos orgânicos.

4. Soft Robotics

Esta empresa é de capital privado e foca no desenvolvimento do mGripAI, um robô com agarre macio para a indústria de processamento de alimentos, combinado com visão 3D completa e sistema de IA.

Fonte: Soft Robotics

Você também pode vê-lo em ação neste vídeo. Embora não seja provável que entre no segmento médico, a empresa talvez um dia se interesse por uma versão não tóxica da robótica macia magnética para implantação na indústria alimentícia. Isso é especialmente verdadeiro se o gel magnético orgânico puder ser aprimorado para se tornar biodegradável.