Uma equipe formada por cientistas da Coreia do Sul e da Suíça conduziram uma pesquisa colaborativa, publicada na revista Small, para desenvolver uma tecnologia capaz de produzir mais de 100 microrrobôs por minuto que podem ser desintegrados no corpo. O objetivo é usar os dispositivos como uma terapia de precisão direcionada minimamente invasiva.

Diagrama acima ilustra o processo de produção de microrrobôs médicos pelo método inovador da equipe liderada pelo cientista Hongsoo Choi, do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk, na Coreia do Sul. Imagem: Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk

De acordo com o site Phys, eles podem ser fabricados de diferentes maneiras. A mais comum delas é uma tecnologia de impressão 3D ultrafina chamada de polimerização de dois fótons, método que desencadeia a formação de macromoléculas ao interceptar dois lasers em resina sintética.

Essa tecnologia pode produzir uma estrutura com precisão nanométrica. No entanto, existe uma desvantagem: produzir um microrrobô é demorado porque os voxels (pixels realizados pela impressão 3D) devem ser curados sucessivamente. Além disso, as nanopartículas magnéticas contidas no dispositivo podem bloquear a passagem da luz durante o processo de polimerização de dois fótons. Nesse caso, o resultado pode não ser uniforme ao usar nanopartículas magnéticas com alta concentração.

Para superar as limitações do método, a equipe de pesquisa do professor Hongsoo Choi, do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk, desenvolveu um mecanismo capaz de criar microrrobôs a uma alta velocidade de 100 por minuto, fluindo uma mistura de nanopartículas magnéticas e metacrilato de gelatina, que é biodegradável e pode ser curado pela luz no chip microfluido. Isso é mais de 10 mil vezes mais rápido do que o método de polimerização de dois fótons existente.

publicidade

Em seguida, o protótipo do microrrobô produzido com essa tecnologia foi cultivado com células-tronco nasais humanas turbinadas para induzir a adesão à superfície do dispositivo. Com esse processo, foi fabricada uma célula-tronco que transportava microrrobôs à medida que as nanopartículas magnéticas dentro deles respondiam a um campo magnético externo, podendo ser movidas para a posição desejada a partir de um sistema de controle de campo eletromagnético em tempo real. 

A equipe de pesquisa realizou um experimento para verificar se a célula-tronco que transporta o microrrobô poderia chegar ao ponto alvo passando por um microcanal em forma de labirinto, o que foi confirmado.

Além disso, a degradabilidade do dispositivo foi testada com a incubação da célula-tronco portadora de microrobôs por meio de uma enzima degeneradora. Após seis horas de incubação, o microrrobô foi completamente desintegrado, e as nanopartículas magnéticas dentro dele foram coletadas pelo campo magnético gerado a partir do sistema de controle.

Células-tronco se proliferaram no local onde o microrobô foi desintegrado. Posteriormente, elas foram induzidas a se destacarem em células nervosas para confirmar a diferenciação normal, o que ocorreu após cerca de 21 dias.

Este experimento confirmou que a entrega de células-tronco para um local desejado usando um microrrobô é possível e que as células-tronco entregues podem servir como um agente terapêutico de precisão direcionado, exibindo proliferação e diferenciação.

Leia mais:

O objetivo deste estudo é garantir que as células-tronco entregues pelo robô realizem normalmente sua função de ponte em um estado no qual a ligação entre as células nervosas existentes seja desconectada. 

Para confirmar isso, foram utilizados neurônios hipocampais extraídos de embriões de ratos que emitem sinais elétricos. A célula correspondente foi anexada à superfície do microrrobô, cultivada em um microeletrodo, e sinais elétricos foram observados a partir dos neurônios hipocampais após 28 dias. Com isso, o microrrobô foi verificado para desempenhar corretamente seu papel como uma plataforma de entrega de células.

“Esperamos que as tecnologias desenvolvidas neste estudo, como a produção em massa de microrrobôs, a operação precisa por campos eletromagnéticos e a entrega e diferenciação de células-tronco, aumentem substancialmente a eficiência da terapia de precisão direcionada no futuro”, disse Choi.

Já assistiu aos novos vídeos no YouTube do Olhar Digital? Inscreva-se no canal!