Un exèrcit de microrobots per dur els fàrmacs al lloc que toca

"Jo temeria infinit que perdessin o bescanviessin les seves etiquetes invertint les seves regions”, afirmava al segle XVI, en relació amb les diferents medecines que prenia un malalt, el pensador francès Michel de Montaigne. Era una interessant preocupació d’un visionari, perquè segles després encara generen problemes els fàrmacs que no van al lloc adient del cos o que interactuen també en altres punts. Aquesta és una de les causes dels efectes secundaris dels fàrmacs o de la seva manca d’eficàcia.

Per evitar-ho, des de fa uns anys s’han dissenyat microrobots que puguin ser capaços de dipositar la medecina al lloc exacte que toca. De manera molt menys fantasiosa i més rigorosa que en el viatge al·lucinant que va novel·lar Isaac Asimov el 1966, a partir del guió de la pel·lícula del mateix nom. Un equip internacional encapçalat per Salvador Pané i Bradley J. Nelson, de l'Escola Federal Politècnica de Zuric (ETH), a Suïssa, ha creat una nova plataforma de microrobots que ja ha demostrat la seva eficàcia en les primeres proves in vitro i in vivo. El seu estudi s’acaba de publicar a la revista Science.

Un sistema de navegació magnètic

La investigació sobre aquests robots diminuts ha estat molt intensiva en les dues darreres dècades, però els aspectes que cal estudiar són diversos: el moviment i la manera de dirigir-los dintre de l’organisme i els sistemes per alliberar el fàrmac. Per resoldre el primer punt, l’equip de Pané i Nelson ha fet servir un sistema de navegació electromagnètica anomenat Navion. Pot generar camps magnètics controlables per conduir la càpsula pel sistema neurovascular, “una fita fins ara mai assolida en el camp de la microrobòtica”, explica Pané a l’ARA. I afegeix que així se la pot fer “rodolar per les parets vasculars, moure-la per tracció amb un gradient o guiar-la magnèticament –com si el camp magnètic fos el timó d’un vaixell– aprofitant el corrent de la sang”.

Una altra exigència es refereix als materials que s’introduiran a l’organisme. El sistema també incorpora un catèter i la càpsula microrobòtica. Les càpsules que es van utilitzar consisteixen en una matriu de gelatina, que és biodegradable i biocompatible, nanopartícules magnètiques per al moviment i control i nanopartícules de tàntal com a contrast de raigs X per observar-ne la trajectòria. Un altre dels autors de l’article, Josep Puigmartí, investigador ICREA i professor de química a la Universitat de Barcelona, explica a l’ARA que “són components ja aprovats per l'FDA (l'agència nord-americana d’aliments i fàrmacs) en altres usos i això facilita la seva translació clínica”.  

Les primeres proves es van fer amb un model de silicona que reproduïa en tres dimensions el sistema vascular d’un pacient. El model es va elaborar amb dades obtingudes a partir de ressonància magnètica o raigs X. El microrobot, amb unes dimensions d’1,6 mil·límetres, es va introduir a l’artèria caròtida. En el flux sanguini es va moure a una velocitat de 37 cm/s -aproximadament 1,3 km/h-, un valor normal per a la sang en un adult. La prova va mostrar que un camp magnètic permetia dirigir la petita màquina per diversos vasos sanguinis.

La segona prova es va fer amb el sistema vascular d’una placenta humana. Ja in vivo es va experimentar amb una ovella i, finalment, amb un porc. Novament, es va demostrar que el microrobot es podia dirigir per dintre dels vasos sanguinis i que era capaç d'alliberar el fàrmac.

Des de dissoldre un coàgul a tractar un tumor

Els investigadors han comprovat que la plataforma pot portar diferents agents, fins i tot, un agent trombolític capaç de dissoldre un coàgul. Pané, codirector del laboratori de robòtica multiescala de l’ETH, explica que “els microrobots són útils en els teixits on l’accés quirúrgic és complex o bé convé concentrar-hi el fàrmac per evitar efectes sistèmics: tumors, lesions del sistema nerviós o vascular, aneurismes…” Les càpsules microrobòtiques, afegeix, “també es podrien usar com a eixams per realitzar quimioembolitzacions, és a dir, per privar d’irrigació un tumor a la vegada que alliberen un agent antitumoral”. La prioritat de les col·laboracions amb investigadors clínics i metges seran les indicacions d’alta prevalença i mal pronòstic.

En cada cas el nombre d’actuacions pot variar: un ictus pot requerir una sola càpsula microrobòtica i un tumor en pot necessitar més. Però també cal pensar que concentrar el fàrmac al teixit concret redueix significativament la dosi. "Si el progrés en animals grans continua sent positiu i el camí regulatori és fluid –explica Pané–, els primers assaigs en humans podrien ser factibles en 5 o 10 anys. En casos de necessitat mèdica alta, un horitzó d’uns 4 o 5 anys és plausible".

Si ho pogués veure, Montaigne estaria més tranquil: cada fàrmac aniria el seu lloc, sense perdre ni canviar etiquetes i sense actuar en el lloc inadequat.