Nanorrobô, a nova ferramenta para auxiliar no combate ao câncer

*Hadassa Lima

Pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, lançaram um projeto inovador na área de robótica e medicina: um robô magnético em miniatura, do tamanho de um grão de arroz, projetado para administrar diversos medicamentos com precisão, visando melhorar tratamentos complexos, como aquele combater tumores. Com capacidade de dispensar até quatro medicamentos de forma sequencial e controlada ao mesmo tempo, essa tecnologia apresenta-se como uma alternativa promissora para terapias que requerem doses específicas em locais exatos, como em doenças oncológicas e neurológicas.

No contexto da nanomedicina, um robô que entrega medicamentos em miniatura, projetado para se movimentar pelo corpo humano e entregar medicamentos diretamente nas áreas mais necessitadas. Esses robôs, muitas vezes menores que um milímetro, são construídos com materiais que lhes permitem navegar e controlar por meio de estímulos externos, como campos magnéticos. A expectativa é administrar os medicamentos de forma mais precisa e controlada, atingindo diretamente o tumor, diminuindo a possibilidade de afetar outras áreas e causar efeitos colaterais.

Campos magnéticos

Este nanorrobô se move pelo corpo por meio de campos magnéticos e busca superar as deficiências dos métodos tradicionais de administração de medicamentos: a falta de controle sobre o direcionamento e a dosagem. Através dos campos, o robô atinge níveis de precisão incomparáveis, permitindo que diferentes medicamentos sejam administrados em áreas específicas onde se encontram as células-alvo. Cada medicamento é armazenado em diferentes módulos do robô, que são acionados de acordo com a necessidade do tratamento.

Nos testes, por meio de um sistema de controle de frequência, os campos magnéticos atuaram fazendo vibrar os módulos em ritmos específicos e com medicamentos em dosagens precisas. Este processo é realizado por um circuito fechado no qual cada módulo de medicação reage a comandos independentes. Nos ensaios, as taxas de distribuição foram adaptadas às necessidades terapêuticas específicas dos tratamentos.

Os desafios foram superados por meio de diversas experiências, segundo o professor auxiliar Lum Guo Zhan, da Escola de Engenharia Mecânica e Aeroespacial (MAE). “(Trabalhamos para) minimizar vazamentos de medicamentos, especialmente em ambientes aquosos onde o risco de liberação indesejada era alto. As cápsulas foram projetadas para se afastarem das válvulas quando inativas, garantindo que permanecessem fechadas até que uma vibração específica as ativasse”.

Estrutura

A estrutura do robô é feita de silicone biocompatível e micropartículas magnéticas, aliando flexibilidade com durabilidade. A biocompatibilidade, fator crucial para seu uso em terapias humanas, tem sido exaustivamente testada em laboratório, no qual células fibroblásticas são expostas ao material do robô por 24 horas, apresentando taxas de viabilidade acima de 98%. Segundo os cientistas, isso minimiza os riscos de rejeição e permite que o sistema atue no corpo sem causar efeitos adversos, como uma resposta imunológica. Possui a capacidade de rolar e rastejar, superando obstáculos mesmo em locais de difícil acesso.

Com essas capacidades, o sistema pode se reposicionar para múltiplas aplicações, o que é essencial em terapias que requerem múltiplas dosagens em intervalos controlados. Anderson Figueiredo da Costa, doutor em Engenharia e Ciências dos Materiais, disse que o nanorrobô é um avanço há muito esperado. “Embora tenha sido um desafio incorporar materiais magnéticos sem comprometer a biocompatibilidade, os testes realizados demonstraram que o robô e seus componentes são seguros para uso em ambientes biológicos”.

A equipe agora se dedica a desenvolver a miniaturização do robô para ser utilizado em áreas mais delicadas do corpo, como sistema nervoso central e trato gastrointestinal. A ideia é aplicar esse sistema aprimorado em terapias combinadas de alta precisão para potencializar os efeitos terapêuticos e reduzir os efeitos colaterais. “Será possível acessar regiões mais estreitas do corpo, como o sistema nervoso central e o trato urinário”, disse Anderson Figueiredo.

Para Thiago Souza, doutor em Engenharia de Sistemas e Computação pela COPPE/UFRJ, o nanorrobô permitirá, por exemplo, personalizar tratamentos de forma cada vez mais precisa. “Ele possibilita terapias combinadas e personalizadas, ajustando o tratamento diretamente no organismo do paciente de acordo com a progressão da doença ou resposta ao tratamento”, disse. Anderson Figueiredo acrescenta: “Esta capacidade de personalizar o tratamento pode melhorar a eficácia terapêutica, especialmente em tratamentos como as terapias anticancerígenas combinadas, onde a precisão é crucial”.

*Estagiário sob supervisão de Renata Giraldi

PALAVRA DO ESPECIALISTA

Inovação terapêutica

“O sistema reprogramável de dosagem e sequência do robô tem potencial para transformar significativamente terapias combinadas e personalizadas, oferecendo diversas vantagens para o tratamento de condições complexas. A principal inovação está na flexibilidade terapêutica, permitindo ao médico ajustar a sequência e dosar os medicamentos de acordo com a necessidade de cada paciente. necessidades específicas, e tudo isso em tempo real. Essa capacidade de personalizar o tratamento pode melhorar a eficácia terapêutica, especialmente em tratamentos como terapias anticâncer combinadas, que podem reduzir a resistência de patógenos ou células cancerígenas, que muitas vezes desenvolvem resistência a terapias com um único medicamento, aumentando. as chances de sucesso. Ao direcionar precisamente os medicamentos para o local da doença e controlar rigorosamente as dosagens, a toxicidade sistêmica e os efeitos adversos para o paciente são reduzidos. O uso de um único dispositivo para administrar vários medicamentos pode otimizar recursos, eliminando a necessidade de procedimentos e equipamentos. e, assim, reduzir custos. O sistema também oferece a vantagem de adaptação durante o tratamento: caso o quadro do paciente mude ou sejam necessários ajustes, o robô pode ser reprogramado sem a necessidade de intervenção invasiva com base no perfil genético e fisiológico de cada paciente.”

Anderson Figueiredo da Costaprofessor da Universidade São Judas Tadeu, doutor em engenharia e ciências e mestre em engenharia mecânica

TRÊS PERGUNTAS PARA…

THIAGO SOUZADoutor em engenharia de sistemas e computação pela COPPE/UFRJ, mestre em TI pelo PPGI/UFRJ, especialista em planejamento, implantação e gestão de educação a distância pelo LANTE/UFF e especialista em gestão e desenvolvimento

Como o uso de materiais magnéticos contribui para a eficácia e precisão da administração de múltiplos medicamentos?

O uso de materiais magnéticos permite que o robô seja guiado com precisão, utilizando campos magnéticos externos para movê-lo e posicioná-lo. Isso facilita a administração precisa de múltiplos medicamentos, já que o robô pode ser controlado remotamente e direcionado para diferentes áreas do corpo sem a necessidade de cirurgia invasiva.

Quais são as perspectivas do uso de nanorrobôs em tratamentos médicos?

Nos próximos anos, espera-se que os nanorrobôs se tornem uma parte fundamental dos tratamentos médicos avançados. Com a combinação de inteligência artificial e nanotecnologia, a expectativa é que esses robôs possam operar de forma autônoma ou semiautônoma, realizando diagnósticos, monitoramentos e tratamentos diretamente no corpo humano, tornando as terapias mais seguras e precisas.

Quais são as possíveis aplicações deste robô fora da área da medicina?

Pela sua precisão e destreza, este nanorrobô poderá ser utilizado em outras áreas, como inspeção de equipamentos industriais de difícil acesso, reparo de minúsculos componentes eletrônicos, ou mesmo em pesquisas científicas que envolvam a manipulação de materiais em microescala.

PARA SABER MAIS

Da ficção à realidade

O projeto foi inspirado no filme Jornada Fantásticade 1966, em que o pesquisador Jan Benes descobre uma fórmula científica que pode miniaturizar qualquer objeto. Mas ele sofre um ataque, fica ferido e entra em coma. Para salvá-lo, cientistas americanos usam a fórmula em um submarino para transformar o veículo em uma miniatura pequena o suficiente para inspecionar o corpo de Benes por dentro, através da corrente sanguínea. O projeto realizado por pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Singapura, foi inspirado no filme.

O professor assistente Lum Guo Zhan, da Escola de Engenharia Mecânica e Aeroespacial, comenta a inspiração da equipe. “O que era um cenário de filme de ficção científica agora está cada vez mais próximo da realidade, com a inovação do nosso laboratório”, disse. “Os métodos tradicionais de administração de medicamentos, como administração oral e injeções, parecerão comparativamente ineficientes quando comparados ao envio de um pequeno robô pelo corpo para entregar o medicamento exatamente onde é necessário”.

*Estagiário sob supervisão de Renata Giraldi