un droide plegable podría reparar estómagos

Es probable que no haya muchas ocasiones en las que quieras tragar un pequeño robot. ¿Pero qué pasaría si un robot tan ingerible pudiera ponerse a trabajar dentro de su cuerpo, apuntando a un objeto extraño o parcheando una herida interna, antes de descomponerse sin dejar rastro?

Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts ha propuesto una nueva forma mínimamente invasiva de utilizar robots miniatura biocompatibles y biodegradables para llevar a cabo tareas dentro del cuerpo humano. El diseño de los bots está inspirado en el origami , el arte japonés del plegado de papel.

Hechos principalmente de intestinos de cerdo secos (comúnmente utilizados para tripas de salchichas), los diminutos robots parecen un cruce entre una oruga y un acordeón. Un pequeño imán les permite ser manipulados por un campo magnético externo sintonizable, dijeron los investigadores.

Los investigadores ya han demostrado robots inspirados en el origami capaces de nadar, escalar y cargar una carga el doble de su peso, pero la creación de un dispositivo ingerible que puede operar dentro de un estómago presentaba un nuevo conjunto de desafíos, dijo Shuhei Miyashita, que era parte de la El equipo del MIT que desarrolló el robot, pero ahora es profesor de robótica inteligente en la Universidad de York en el Reino Unido.

«El problema más difícil que tuvimos que resolver fue el de hacer que el robot funcionara en un entorno tan impredecible», dijo Miyashita a Live Science. «El diseño del robot se volvió a crear para que aún pueda caminar cuando se invierte y puede corresponder al cambio de la anatomía del estómago «.

Construyendo un pequeño bot

En el corazón de la estructura en capas del robot se encuentra un material que se encoge cuando se calienta. Cuando esto sucede, las hendiduras colocadas con cuidado cortadas en la capa externa hacen que la estructura inicialmente plana se doble en una serie de segmentos en forma de caja, dijeron los investigadores.

Este diseño permite que el robot se base en el llamado movimiento «stick-slip», en el cual partes del robot se adhieren a una superficie debido a la fricción durante ciertos movimientos, pero luego se deslizan libremente cuando la distribución del peso cambia a medida que el cuerpo del robot se flexiona.

Pero, debido a que este robot puede reparar estómagos, en particular está diseñado para funcionar en un estómago lleno de líquido, el equipo rediseñó el robot para que se pareciera más a una aleta, de modo que también proporcione empuje impulsando agua, permitiendo que la máquina nade y se arrastre .

«Es realmente importante ver que los pequeños robots permiten tanto la actuación [como el movimiento] y la biodegradación», dijo Hongzhi Wang, profesor de ciencia de materiales en la Universidad de Donghua en China, que trabaja en materiales autoflexibles inspirados en el origami, pero no participó Con el nuevo estudio. «Tiene grandes aplicaciones potenciales para el cuidado de la salud».

Cómo funciona

En un documento que se presentó en la Conferencia Internacional IEEE sobre Robótica y Automatización, celebrada del 16 al 21 de mayo en Estocolmo, Suecia, el equipo del Laboratorio de Ciencia Informática e Inteligencia Artificial del MIT describió cómo crearon un estómago sintético para probar el dispositivo y diseñaron un dispositivo.

Proceso de dos pasos para extraer hipotéticamente una batería de reloj que se había tragado. Los científicos también demostraron cómo el robot puede reparar la herida que deja la batería.

Una sección transversal abierta impresa en 3D del estómago y el esófago estaba recubierta con un molde de caucho de silicona, que coincidía con la forma y las propiedades físicas de un estómago de la vida real. El órgano sintético se llenó con un líquido que simulaba las propiedades del fluido gástrico.

En el estudio, uno de los robots para reparar estómagos fue enrollado y encerrado en una cápsula de hielo del tamaño de una píldora. Una vez que el dispositivo llegó al estómago, un conjunto externo de bobinas metálicas creó un campo magnético que interactuó con el imán del robot para reparar estómagos, y se pudo sintonizar para hacer que la cápsula gire hacia la batería del reloj ingerida.

El imán hace que la cápsula se adhiera a la batería y, cuando el robot para reparar estómagos, se aleja nuevamente, extrae la batería del revestimiento del estómago. Los investigadores afirmaron que tanto el robot que puede reparar estómagos como la batería se eliminan naturalmente del sistema digestivo.

Un segundo robot se ingiere de la misma manera para reparar estómagos, pero esta vez el hielo se deja derretir y el robot se despliega . La misma matriz magnética se usa para guiar al robot al sitio de la herida, que el robot cubre antes de que finalmente se disuelva.

La estructura del robot también incluye una capa soluble impregnada con medicamentos diseñados para ayudar a la curación, dijeron los científicos. Larry Howell, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad Brigham Young en Utah, que trabaja en mecanismos y dispositivos médicos inspirados en el origami, dijo que la nueva investigación marca un valioso avance en la creación de robots que pueden llevar a cabo procedimientos médicos dentro del cuerpo.

«La idea de ingerir el robot en una cápsula de hielo para la entrega inicial, y que sea biodegradable para que se descomponga después, tiene el potencial de reducir el impacto a largo plazo en comparación con algunas alternativas quirúrgicas», dijo Howell a Live Science.

Sin embargo, Miyashita dijo que podrían pasar al menos seis u ocho años antes de que estos robots lleguen a la clínica. El control de precisión debe mejorarse, dijo, y agregó que primero se deberán realizar rigurosas pruebas en animales y humanos.

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