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La respuesta médica a la pandemia de COVID-19 demostró cuán rápidamente las tecnologías médicas prometedoras pueden experimentar una adopción generalizada y una aplicación diversa.
La respuesta médica a la pandemia de COVID-19 demostró lo rápidamente que las tecnologías médicas prometedoras pueden experimentar una adopción generalizada y una aplicación diversa.
La Promesa de la Nanorobótica
La nanorobótica, también conocida como microrobótica, describe dispositivos del tamaño de un nanómetro (nm) o una milmillonésima parte de un metro (10⁻⁹ metros). Los nanorobots son 200 veces más pequeños que un glóbulo rojo. La nanomedicina utiliza la nanotecnología para prevenir y tratar enfermedades humanas. La miniaturización de dispositivos robóticos ofrece un potencial significativo para el avance del tratamiento médico.1
Específicamente, se están diseñando nanorobots para realizar tareas biológicas como la administración de medicamentos dirigidos y la microcirugía. Los nanorobots han demostrado pruebas iniciales de concepto para el diagnóstico, la imagen, la biopsia y el tratamiento de enfermedades.
Estos diminutos dispositivos podrían facilitar el acceso a partes remotas del cuerpo y realizar una variedad de procedimientos quirúrgicos de manera menos invasiva, ofreciendo ventajas distintivas sobre herramientas quirúrgicas más grandes como catéteres y bisturíes. Los nanorobots pueden atravesar la barrera hematoencefálica y son un avance importante en las aplicaciones teranósticas, que utilizan terapias dirigidas como medicamentos radiactivos basados en resultados específicos de pruebas de diagnóstico. Además, la robótica a escala nanométrica podría usarse para administrar componentes biológicos como proteínas, vacunas virales o anticuerpos. De hecho, se ha informado que nanorobots autopropulsados entregan una vacuna atenuada en ratones. Los nanorobots también tienen un potencial uso en la recolección de bacterias dentro del cuerpo, lo que lleva a una mayor comprensión del bioma humano. 2,3,4
Los nanorobots, que están compuestos de componentes artificiales y biológicos, deben ser introducidos en el cuerpo sin causar daño innecesario. Los métodos más comunes para administrar nanorobots son la inyección (60%), la administración oral (30%), el catéter (5%) y la administración tópica (5%). Los nanorobots magnéticos autopropulsados son capaces de navegar en fluidos biológicos y pueden operar en espacios pequeños y de difícil acceso.
Obstáculos a Superar
Transferir la nanorobótica de la fase experimental a la fase clínica requiere superar algunos obstáculos significativos. Por ejemplo, se necesita más investigación para determinar cómo y si el cuerpo podría identificar a los nanorobots y nanopartículas como cuerpos extraños y destruirlos.
Debido a su increíblemente pequeño tamaño, los nanorobots son difíciles de diseñar, construir y alimentar con fuentes de energía como baterías y motores. Para combatir estos desafíos, se están programando nanorobots para convertir energía magnética, lumínica, acústica u otras formas de energía en energía cinética o fuerzas de propulsión. El otro método es la autopropulsión, en el cual se aplica un campo magnético al robot, permitiéndole hacer un movimiento similar a los cilios en los microorganismos. El nanorobot puede entonces ser guiado con precisión a una ubicación objetivo en el cuerpo para la liberación de medicamentos. El ultrasonido es otra fuente de energía externa.
Amplio Rango de Aplicaciones y Comercialización
Las potenciales aplicaciones médicas para los nanorobots abarcan una amplia gama de campos. Por ejemplo, los nanorobots podrían mejorar las capacidades actuales de imagenología utilizando cámaras de catéter y radiación lumínica, así como mejorar el seguimiento de imágenes en tiempo real. Tales avances en imagenología podrían transformar el apoyo al diagnóstico y las decisiones de tratamiento.
El uso de nanorobots en la medicina de precisión ofrece una amplia gama de aplicaciones potenciales. La aplicación más desarrollada hasta la fecha es la entrega de medicamentos dirigida, con esfuerzos actuales centrados principalmente en pruebas en animales. En la actualidad, la eficacia en la entrega de medicamentos a menudo se ve obstaculizada por una corta vida media y una rápida eliminación del cuerpo, lo que requiere grandes dosis terapéuticas de medicamentos. Esto puede resultar en una mayor toxicidad y efectos secundarios adversos. Sin embargo, los nanorobots podrían superar estos problemas al entregar una dosis farmacéutica exacta directamente a las células enfermas.
La nanorrobótica también ofrece el potencial para reparar células dañadas mediante la ingeniería de tejidos o corregir deficiencias genéticas alterando o reemplazando moléculas de ADN. Por ejemplo, se han desarrollado nanorobots de ADN para dirigirse y eliminar células cancerosas del cuerpo humano. Están hechos de una sola hebra de ADN plegada en la forma requerida, que se coloca en una posición “apagada” para evitar las células sanas o una posición “encendida” para exponer las células cancerosas al medicamento. Una vez que los dispositivos reconocen su objetivo, se abren y entregan el medicamento a una zona específica. Este enfoque difiere de la mayoría de los tratamientos actuales contra el cáncer, que no pueden dirigirse con tanta especificidad. Según un estudio, la eficiencia en la destrucción de células cancerosas utilizando este método dirigido fue del 35%.
Los nanorobots de ADN ahora pueden identificar 12 tipos de células cancerosas. Con más investigación, tienen un enorme potencial para cambiar los resultados en el diagnóstico y tratamiento del cáncer. Sin embargo, aunque los nanorobots han mostrado resultados prometedores en estudios in vitro e in vivo, actualmente no hay ensayos en humanos que respalden el uso de la nanotecnología sobre las terapias estándar de oro existentes. Esta tecnología aún está emergiendo, pero podría estar lista para su uso en unos cinco años.
Las nanopartículas, que tienen entre 1 y 100 nm de diámetro, pueden facilitar el transporte de medicamentos de quimioterapia. Este enfoque tiene muchas ventajas en comparación con los fármacos tradicionales contra el cáncer, ya que pueden dirigirse y penetrar células específicas sin efectos secundarios conocidos. Recientemente se han desarrollado algunos nanorobots que entregan trombina, una enzima que coagula la sangre que suministra un tumor para destruirlo. También pueden administrar trombina para detener el sangrado de heridas.
Se espera que los nanorobots impulsados por espermatozoides se conviertan en dispositivos prometedores para la inseminación artificial y otros procedimientos reproductivos. Se ha informado que los brazos nanorobóticos pueden extraer quirúrgicamente el núcleo de un ovocito.
La medicina oral ofrece otro conjunto de aplicaciones potenciales. Estudios han demostrado que los nanorobots tubulares autoactivados pueden eliminar más del 95% de la placa dental en menos de 5 minutos. También pueden ayudar con otros problemas bucales, marcando logros significativos en el campo de la cirugía dental.
Los nanorobots podrían potencialmente ayudar a tratar la aterosclerosis al remover depósitos de grasa de las paredes de las arterias y descomponer coágulos en fragmentos más pequeños mediante aplicaciones de ultrasonido o láser. Los nanobots también pueden limpiar heridas y tratar quemaduras. Su uso en medicina regenerativa y terapia basada en células podría ser especialmente útil en la vejez, cuando los órganos y sistemas comienzan a fallar.2
Varias compañías están trabajando para comercializar nanorobots para su uso en medicina. Sin embargo, ofrecer esta tecnología importante para la medicina de precisión requiere enfrentar desafíos financieros, técnicos, regulatorios y de mercado. En última instancia, se requerirán ensayos en humanos para demostrar la eficacia de los nanorobots en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
Temario
Los avances en nanorrobótica médica están mostrando promesas para mejorar el diagnóstico, tratamiento y calidad de vida de los pacientes. La terapia contra el cáncer es actualmente el principal enfoque de la investigación nanorrobótica, especialmente en la entrega dirigida de medicamentos y la destrucción de tumores. Otras áreas de investigación incluyen la microcirugía, la fertilidad asistida, la ingeniería de tejidos y la alteración celular. Los estudios in vivo siguen siendo muy limitados y la mayoría de la investigación aún se centra en ensayos in vitro, lo que deja mucho trabajo por hacer antes de lograr la aplicación clínica. Sin embargo, los nanorobots ofrecen una promesa considerable para el diagnóstico y tratamiento médico debido a su capacidad única para moverse dentro del cuerpo humano y realizar tareas complejas a una escala muy pequeña.
