Diseñado un sistema para liberar fármacos de manera dirigida mediante microrrobots magnéticos

Una investigación internacional presenta por primera vez un sistema completo capaz de controlar y liberar fármacos dentro del cuerpo mediante microrrobots magnéticos. El sistema combina un campo magnético clínico, un catéter de precisión y microcápsulas biodegradables que pueden dirigirse exactamente al punto concreto del cuerpo en el que debe actuar el fármaco. La investigación, llevada a cabo con modelos animales, constata que los microrrobots se pueden vehicular y activar de forma segura y controlada, un logro científico crucial para impulsar el uso real de microrrobots en tratamientos médicos dirigidos.

En el trabajo, liderado por la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH) y publicado en la revista Science, participa el profesor Josep Puigmartí Luis, de la Facultad de Química y el Instituto de Química Teórica y Computacional (IQTC) de la Universidad de Barcelona. Es el único experto de una institución de todo el Estado que firma esta investigación, la cual es fruto del proyecto europeo ANGIE, una iniciativa coordinada por el profesor Salvador Pané (ETH) en la que colabora el grupo de investigación Chemistry In Flow and Nanomaterials Synthesis (ChemInFlow), que dirige el propio profesor Puigmartí.

La nueva plataforma microrrobótica presenta una estrategia innovadora para administrar fármacos de forma precisa y dirigida, es escalable y se puede aplicar a numerosas situaciones en las que la administración de agentes terapéuticos es de difícil acceso, como tumores, malformaciones arteriovenosas, infecciones localizadas o lesiones tisulares localizadas.

Las vías de administración de los medicamentos en el cuerpo determinan la intensidad, la duración y el efecto terapéutico del fármaco. Ahora bien, los fármacos con una acción sistémica a menudo generan efectos secundarios graves y son responsables del 30 % de los fracasos de los fármacos durante los ensayos clínicos.

Los micro- y nanorrobots magnéticos son dispositivos tecnológicos con un enorme potencial para administrar fármacos de manera dirigida. Pueden incorporar concentraciones más altas de agentes terapéuticos que se vehiculan directamente a los puntos críticos, lo que mejora la eficacia del tratamiento y minimiza sus efectos secundarios. No obstante, trasladar esta tecnología a la práctica clínica es todavía todo un desafío científico.

Los resultados del nuevo trabajo demuestran la capacidad de unos microrrobots para navegar in vitro en modelos de vasculatura humana y también en modelos animales in vivo gracias a una innovación en microrrobótica: el sistema Navion, que integra la navegación, la administración terapéutica y la imagen en una plataforma unificada.

"El sistema Navion de navegación electromagnética (eMNS) permite un control electromagnético mucho más preciso y seguro que los sistemas con imanes permanentes, ya que permite modular y detener los campos magnéticos en tiempo real. Además, es compatible con técnicas de imagen médica y tiene un diseño modular que facilita su integración en procedimientos clínicos mínimamente invasivos", detalla Puigmartí, profesor del Departamento de Ciencia de Materiales y Química Física de la UB.

La nueva plataforma de administración de fármacos microrrobótica integra un sistema de navegación electromagnética clínica, un catéter de liberación diseñado a medida y una cápsula disoluble para una administración terapéutica precisa. Guiada magnéticamente, es capaz de navegar de forma precisa en condiciones fisiológicas.

Navion también permite la manipulación precisa de catéteres y de endoscopios magnéticos, en los que se requiere una gran precisión para evitar lesiones. En esta línea, la empresa Nanoflex Robotics, impulsada con el apoyo de la ETH, comercializa su uso mediante tecnología de control magnético con dispositivos ultraflexibles, que permite tratar patologías endovasculares críticas, especialmente el ictus, y hacer trombectomías teleoperadas, lo que reduce traslados y tiempos de espera.

Equilibrar la biocompatibilidad y la biodegradabilidad de los materiales con las particularidades de las propiedades magnéticas son algunos de los obstáculos que hay que superar para poder utilizar tecnología microrrobótica en biomedicina.

"El nuevo sistema supera las principales barreras clínicas mediante un control electromagnético preciso y seguro que permite navegar los microrrobots dentro del cuerpo sin contacto directo. Además, utiliza materiales biocompatibles —aprobados por la Administración de Alimentos y Fármacos (FDA) de los Estados Unidos— e imágenes en tiempo real, lo que garantiza una manipulación estable, segura y adaptable a entornos médicos reales", apunta Puigmartí.

En este contexto, el grupo de investigación ChemInFlow de la UB ha contribuido a la fabricación de las cápsulas utilizadas como microrrobots y al estudio de la coagulación sanguínea, ambos mediante el uso de dispositivos microfluídicos. Estos dispositivos son el núcleo de la investigación, que se centra en la síntesis de materiales y en la realización de reacciones químicas en dispositivos microfluídicos.

Aunque todavía hay que impulsar más investigaciones para traducir completamente esta tecnología a la práctica clínica, "los resultados proporcionan un marco robusto para abordar los complejos retos asociados con la administración dirigida de fármacos", concluye el investigador.