Os mini robôs estão chegando a um hospital perto de você?

Por Mary Brophy Marcus

2 de agosto de 2022 - Imagine ser levado para a sala de cirurgia onde sua equipe cirúrgica espera - o cirurgião, o anestesista e ... um minúsculo caranguejo robô.

Os cientistas da Northwestern University construíram um caranguejo robô super pequeno que poderia um dia realizar delicadas tarefas cirúrgicas - entrar em seu corpo para suturar artérias pequenas e rompidas, artérias transparentes entupidas ou rastrear tumores cancerígenos.

O caranguejo de seis patas, meio milímetro de largura, descrito em uma recente edição da Science Robotics, é o menor robô andante telecomandado do mundo. Ele pode dobrar, girar, andar e pular e é operado com um laser controlado à distância.

É um dos mais novos avanços na pesquisa de uma década que visa criar máquinas em miniatura para realizar trabalhos práticos em locais de difícil acesso. Este crustáceo sintético e outros "microrobots" podem estar ajudando as equipes cirúrgicas mais cedo do que se pensa, graças aos avanços na robótica e na ciência dos materiais. Mas o que deve acontecer antes que este futuro se torne realidade?

A Criação de um Caranguejo Robô

Fazer um caranguejo robô do tamanho de uma pulga é "bastante simples", diz o engenheiro de bioeletrônica John Rogers, PhD, que liderou a pesquisa. "Ele consiste em três tipos de materiais: um polímero, uma liga de forma-memória, e vidro".

O polímero, um material semelhante ao plástico, é utilizado na microeletrônica. O segundo componente, a liga metálica de forma-memória, é ligado ao polímero para compor as juntas e pernas. O terceiro componente é uma fina camada de vidro aplicada em todo o exterior do corpo do robô.

"O vidro fornece um exoesqueleto. Ele dá uma rigidez ao corpo total do robô", diz Rogers.

O operador do robô aponta um laser para um ponto específico no caranguejo, acionando um mecanismo térmico que faz o robô se mover.

"Ao brilhar em certos membros, podemos criar uma marcha específica", diz Rogers, explicando que o calor "desdobra" o caranguejo. Quando o robô esfria, ele retorna à sua forma original. Esta dobra e desdobramento cria locomoção - o caranguejo caminha.

Rogers credita a seus alunos a escolha do caranguejo - eles gostaram da maneira como ele se enrosca de lado - mas ele diz que qualquer criatura provavelmente poderia ser tornada menor.

Como usaremos pequenos robôs na medicina?

Enquanto Rogers hesita em vender qualquer uso médico específico com demasiada força, as aplicações cirúrgicas parecem mais promissoras para esta tecnologia. Para uso dentro do corpo humano, Rogers diz: "você provavelmente iria querer um nadador - como um peixe". Há outros grupos que trabalham com nadadores".

Renee Zhao, PhD, professora assistente de engenharia mecânica na Universidade de Stanford, é uma dessas cientístas. Em um novo artigo da NewNature Communicationsarticle, ela e seus colegas relatam sobre seu "millirobô de origami anfíbio sem fio". (Diga isso cinco vezes mais rápido).

O mini robô - mais próximo do tamanho de uma ponta de dedo - parece um cilindro minúsculo e apresenta um padrão inspirado em origami que gira e fivela. Ele desliza através de líquido viscoso e sobre superfícies e massas viscosas (tais como órgãos humanos), rolando, girando e girando com a ajuda de um ímã remoto. A dobra e o desdobramento do cilindro servem como mecanismo de bombeamento e podem ser usados para a entrega direcionada de um medicamento líquido. Ele pode, por exemplo, transportar medicamentos para dentro do corpo para ajudar a parar a hemorragia interna, diz Zhao.

"Estamos melhorando o sistema, reduzindo-o ainda mais para aplicações biomédicas em ambientes mais estreitos, como em vasos sanguíneos", diz ela.

Em seu trabalho, Zhao e seus co-autores também observam que mini câmeras e mini pinças poderiam ser colocadas nos millirobots para realizar procedimentos de endoscopia e biópsia, o que em teoria poderia acarretar menos riscos para os pacientes do que as técnicas atuais.

Mas houve muita tentativa e erro durante a fase de projeto do robô, diz Zhao.

"A parte mais difícil é ter um desempenho otimizado de natação", diz ela, porque a densidade do robô precisa estar muito próxima da densidade do líquido em que ele está "nadando".

O que se segue

Neste momento, o robô anfíbio de Zhao ainda está nas fases de teste que antecedem os testes em animais. Se ele eliminar esses obstáculos, será então estudado em ensaios clínicos em humanos.

Isso significa que provavelmente levará anos até que os cilindros de natação - ou caranguejos-robô, já agora - estejam ajudando as equipes cirúrgicas cardíacas ou suturando órgãos.

"Este é um trabalho exploratório em fase inicial", diz Rogers. "Estamos tentando introduzir idéias como parte de uma comunidade mais ampla de pesquisadores que buscam tecnologias microrobóticas, com a esperança de que, com o passar do tempo, estas tecnologias acabem por levar a usos clínicos práticos para fins cirúrgicos". É muito um ponto de partida".