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Robô feito de algas pode nadar pelo seu corpo graças aos ímãs

Durante décadas, os engenheiros tentam construir robôs médicos que podem administrar drogas ou fazer cirurgia dentro do corpo humano – uma versão um tanto menos fantástica do filme de ficção científica de 1966, Fantastic Voyage.

Agora, cientistas manipularam a spirulina, uma planta microscópica e suplemento alimentar, para viajar através das pessoas em resposta a sinais magnéticos. O robô bio-híbrido poderia um dia transportar drogas para partes específicas do corpo, minimizando os efeitos colaterais. Além disso, o robô – e seu revestimento magnético – parece matar células cancerosas.

Robô que nada pelo corpo humano com ajuda de ímãs para matar o câncer
Robô que nada pelo corpo humano com ajuda de ímãs para matar o câncer

Spirulina, uma alga, parece uma pequena mola enrolada no nível microscópico. Os pesquisadores estavam tentando construir bots de varas, tubos, esferas e até mesmo gaiolas não maiores do que uma célula.

Instalar esses pequenos dispositivos com uma ampla fonte de alimentação tem sido um grande desafio, já que a maioria dos combustíveis potenciais são tóxicos para os seres humanos. Outro problema é a direção de um microrobot através do labirinto de proteínas e outras moléculas do corpo, o que requer uma maneira de controlar seus movimentos e ver onde está.

Então, Li Zhang, cientista de materiais da Universidade Chinesa de Hong Kong em Shatin, voltou-se para magnetismo e organismos vivos. Os campos magnéticos criados fora do corpo podem penetrar o tecido vivo sem prejudicar, permitindo que os pesquisadores movam objetos magnetizados por dentro. Para uma mobilidade máxima, um corpo helicoidal propulsado por twirling funciona melhor. Entre na spirulina. “É surpreendente que você possa encontrar na natureza uma estrutura tão conveniente e que ela possa se comportar tão bem”, diz Peer Fischer, químico físico do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes em Stuttgart, na Alemanha, que não estava envolvido no estudo.

Há vários anos, Zhang e seus colegas usaram a alga como inspiração para um microbot sintético, que funcionou até certo ponto. Desta vez, os cientistas decidiram usar a alga em si. Eles precisavam de uma maneira de rastrear o robô no corpo, e a alga produz um brilho fluorescente. Os pesquisadores se perguntaram se eles poderiam seguir o curso do robô perto da superfície do corpo, detectando essa fluorescência e, em seguida, usar uma tecnologia de imagem médica comumente usada como ressonância magnética nuclear (RMN) para rastreá-la em partes mais profundas do corpo. A RMN funciona através da detecção de partículas magnéticas administradas a um paciente antes da ocorrência da imagem.

Eles desenvolveram um método de um passo para magnetizar a alga, cobrindo milhões de spirulina com nanopartículas de óxido de ferro. Um tempo de mergulho mais longo permite mais controle, mas um tempo de mergulho mais curto permite que os pesquisadores detectem a fluorescência mais prontamente. Quando o bot é muito profundo para que essa técnica funcione, a RMN ainda pode seguir o curso do robô por causa do revestimento, informaram os pesquisadores hoje em Science Robotics. Usando RMN, eles observaram o enxame de microrobots no estômago de um rato, conforme indicado pelo campo magnético.

“É um passo à frente para que você possa rastrear esses nadadores no corpo”, diz Joseph Wang, um nanoengineiro da Universidade da Califórnia, San Diego, que está desenvolvendo um tipo diferente de microbot médico. “E é biocompatível e de baixo custo”.

Essa biocompatibilidade é uma característica importante. O microrobot degrada-se em horas ou dias, dependendo da densidade do revestimento; ainda não danifica a maioria das células. A única exceção foi as células cancerígenas, das quais cerca de 90% foram destruídas depois que as células tumorais que cresciam em um prato de laboratório foram expostas à spirulina por 48 horas. Outros testes indicaram que a spirulina produz um composto que é tóxico apenas para células cancerígenas. “O comportamento [de matar câncer] parece ser uma característica interessante e inesperada”, diz Fischer.

Mas ainda há um longo caminho a percorrer para a meia dúzia de cientistas em todo o mundo que estão desenvolvendo esses microrobots. A equipe de Zhang, por exemplo, ainda precisa mostrar que seu microbot para transportar carga – como drogas ligadas ou dentro da espiral – e entregar essas drogas com mais eficiência do que apenas tomar uma pílula ou receber uma injeção. “Ainda não está pronto para um médico usar”, diz Wang, mas ele acha que pode estar pronto daqui 10 anos. “Todo mundo quer realizar esta fantástica viagem”.

Confira o vídeo:

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Caroline Ramos