Investigadores canadienses dirigidos por el radiólogo de Montreal Gilles Soulez han desarrollado un enfoque novedoso para tratar tumores de hígado utilizando microrobots guiados por imanes en un dispositivo de resonancia magnética.
La idea de inyectar robots microscópicos en el torrente sanguíneo para curar el cuerpo humano no es nueva. Tampoco es ciencia ficción. Guiados por un campo magnético externo, los robots biocompatibles en miniatura, fabricados con nanopartículas de óxido de hierro magnetizables, en teoría pueden proporcionar tratamiento médico de forma muy específica.
Hasta ahora se enfrentaba a un obstáculo técnico:la fuerza de gravedad de estos microrobots supera la fuerza magnética, lo que limita su guiado cuando el tumor se sitúa por encima del lugar de la inyección. Si bien el campo magnético de la resonancia magnética es alto, los gradientes magnéticos utilizados para la navegación y para generar imágenes de resonancia magnética son más débiles.
"Para resolver este problema, desarrollamos un algoritmo que determina la posición que debe tener el cuerpo del paciente en una resonancia magnética clínica para aprovechar la gravedad y combinarla con la fuerza de navegación magnética", dijo el Dr. Gilles Soulez, investigador del Centro. Centro de Investigación CHUM y director del departamento de radiología, radiooncología y medicina nuclear de la Universidad de Montreal.
"Este efecto combinado facilita que los microrobots viajen hasta las ramas arteriales que alimentan el tumor", dijo. "Al variar la dirección del campo magnético, podemos guiarlas con precisión a los lugares a tratar y así preservar las células sanas."
Publicado en Ciencia Robótica , esta prueba de concepto podría cambiar los enfoques de radiología intervencionista utilizados para tratar el cáncer de hígado.
El más común de ellos, el carcinoma hepatocelular, es responsable de 700.000 muertes por año en todo el mundo y actualmente se trata con mayor frecuencia con quimioembolización transarterial. Este tratamiento invasivo, que requiere personal altamente calificado, implica administrar quimioterapia directamente en la arteria que alimenta el tumor hepático y bloquear el suministro de sangre al tumor mediante microcatéteres guiados por rayos X.
"Nuestro enfoque de navegación por resonancia magnética se puede realizar mediante un catéter implantable como los que se utilizan en quimioterapia", dijo Soulez. "La otra ventaja es que los tumores se visualizan mejor con resonancia magnética que con rayos X."
Para este estudio, Soulez y su equipo de investigación colaboraron con los de Sylvain Martel (Polytechnique Montreal) y Urs O. Häfeli (Universidad de Columbia Británica). El primer autor del estudio, Ning Li, es becario postdoctoral en el laboratorio del Dr. Soulez.
Gracias al desarrollo de un inyector de microrobot compatible con resonancia magnética, los científicos pudieron ensamblar "trenes de partículas", agregados de microrobots magnetizables. Como tienen una mayor fuerza magnética, son más fáciles de pilotear y detectar en las imágenes proporcionadas por el dispositivo de resonancia magnética.
De esta manera, los científicos pueden garantizar no sólo que el tren va en la dirección correcta, sino también que la dosis de tratamiento es la adecuada. Con el tiempo, cada microrobot transportará una parte del tratamiento que se administrará, por lo que es fundamental que los radiólogos sepan cuántos hay.
"Hemos realizado ensayos con 12 cerdos para replicar lo más fielmente posible las condiciones anatómicas del paciente", dijo Soulez. "Esto resultó concluyente:los microrobots navegaron preferentemente por las ramas de la arteria hepática objetivo del algoritmo y llegaron a su destino."
Su equipo se aseguró de que la ubicación del tumor en diferentes partes del hígado no influyera en la eficacia de dicho enfoque.
"Utilizando un atlas anatómico de hígados humanos, pudimos simular el pilotaje de microrobots en 19 pacientes tratados con quimioembolización transarterial", afirmó. "Tenían un total de treinta tumores en diferentes ubicaciones de sus hígados. En más del 95% de los casos, la ubicación del tumor era compatible con el algoritmo de navegación para llegar al tumor objetivo."
A pesar de este avance científico, la aplicación clínica de esta tecnología aún está muy lejos.
"En primer lugar, utilizando inteligencia artificial, necesitamos optimizar la navegación en tiempo real de los microrobots detectando su ubicación en el hígado y también la aparición de obstrucciones en las ramas de la arteria hepática que alimentan el tumor", dijo Soulez.
Los científicos también necesitarán modelar el flujo sanguíneo, la posición del paciente y la dirección del campo magnético utilizando un software que simule el flujo de fluidos a través de los vasos. Esto permitirá evaluar el impacto de estos parámetros en el transporte de los microrobots al tumor objetivo, mejorando así la precisión del enfoque.
Más información: NING LI et al, Navegación a escala humana de microrobots magnéticos en arterias hepáticas, Science Robotics (2024). DOI:10.1126/scirobotics.adh8702. www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adh8702
Información de la revista: Ciencia Robótica
Proporcionado por el Centro de Investigación del Hospital de la Universidad de Montreal
