Los microrrobots inyectables que cambian de forma y podrían reparar los huesos rotos

La medicina es uno de los sectores en los que los robots tienen más presencia. Unas máquinas que tienen el objetivo de facilitar el trabajo de los profesionales de la salud, y ya se pueden encontrar algunos que desinfectan hospitales en España u otro capaz de poner vacunas de forma autónoma y sin agujas. El último movimiento dentro de este sector son unos microrrobots que cambian de forma y que en un futuro podrían reparar los huesos humanos.

Las fracturas óseas complejas en ocasiones pueden ser difíciles de tratar y en algunos casos terminan requiriendo la extracción del hueso lesionado para reemplazarlo por otro extraído de otra parte del cuerpo. Pero esto ya no será necesario, ya que unos investigadores han creado unos microrrobots capaces de desarrollar huesos de forma independiente gracias a un nuevo material flexible que les permite cambiar de forma.

Esta tecnología está inspirada en el tejido de la fontanela que cubren los huecos en el cráneo de los bebés y que es un material suave que permite que el cráneo se deforme para pasar con éxito por el canal del parto. Después del nacimiento, se endurece y se termina convirtiendo en hueso. Con esa base, unos científicos de la Universidad Linköping en Suecia junto con investigadores de la Universidad de Okayama de Japón han creado unos microrrobots con un material parecido.

Sus propios huesos

"El material es suave y flexible, y luego se bloquea en su lugar cuando se endurece. Se podría utilizar, por ejemplo, en fracturas óseas complicadas. También podría usarse en microrrobots, los cuales podrían inyectarse en el cuerpo a través de una jeringuilla delgada y luego se desplegarían y desarrollarían sus propios huesos rígidos", ha explicado Edwin Jager, profesor asociado del departamento de física, química y biología en la Universidad de Linköping.

Bajo esa idea, los científicos han creado un microrrobot con un material que es inicialmente blando y que actualmente tiene forma de una delgada tira de hidrogel de alginato, un derivado de las algas. Un lado de ese gel está cubierto por un polímero orgánico llamado polipirrol (PPy) que es electroactivo. De esta manera, cuando se le aplica una corriente eléctrica de bajo voltaje, este material responde aumentando su volumen.

Una tira del nuevo material. Universidad de Linköping Omicrono

Debido a que el polímero se encuentra sólo en un lado, la respuesta al voltaje hace que la tira se doble hacia un lado específico. Y si se corta el material en diferentes patrones también es posible lograr que dicha tira se doble en diferentes formas, como en un semicírculo o un sacacorchos. En el otro lado del gel hay biomoléculas conocidas como nanofragmentos de membrana plasmática derivados de células (PMNF).

Unas biomoléculas que derivan de células involucradas en el proceso de desarrollo óseo y se mineralizan y endurecen de forma natural como el hueso cuando se colocan dentro del cuerpo humano. Por lo tanto, pueden formar la base para la construcción de un hueso nuevo.

En experimentos de laboratorio, los científicos lograron con éxito que una tira de este material se envolviera alrededor de huesos de pollo en un medio de cultivo celular que contiene calcio y fósforo, químicamente similar al cuerpo humano. Estas tiras posteriormente se convirtieron en un hueso artificial que se fusionó con el hueso del pollo. 

La fractura, desde dentro

Una aplicación potencial para este material sería la curación de los huesos, como han indicado los investigadores. La idea es que estos microrrobots, hechos con este nuevo material e impulsados por el polímero electroactivo, puedan maniobrar en espacios en fracturas óseas complicadas y expandirse. Y una vez hayan endurecido, que formen la base para la construcción de los nuevos huesos.

"Al controlar cómo gira el material, podemos hacer que el microrrobot se mueva de diferentes maneras y cambie de forma y también tener un efecto en cómo se despliega el material en los huesos rotos", ha concluido Edwin Jager. La aplicación más importante para esta tecnología sería la medicina regenerativa, y quizá en un futuro cercano ya se pueda utilizar en las operaciones.

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