Ingenieros de Stanford han desarrollado un dispositivo médico que puede propulsarse a través del torrente sanguíneo de forma inalámbrica para administrar medicamentos, realizar diagnósticos o microcirugías. De acuerdo con la Dra. Ada Poon, coordinadora del trabajo, el microrobot a distancia es alimentado por las ondas de radio de alta frecuencia, eliminando la necesidad de cables y baterías.
“Estos dispositivos podrían revolucionar la tecnología médica, algún día, el médico podrá decir: tome dos cirujanos y me llaman por la mañana” nos dijo la Dra. Ada Poon durante la presentación de su trabajo en los Circuitos Internacionales del Estado Sólido y (ISSCC).
El objetivo es el desarrollo de dispositivos médicos que pueden ser inyectados o implantados en el cuerpo humano, especialmente en el torrente sanguíneo, para los exámenes, el transporte de drogas y, finalmente, destapar los vasos sanguíneos en pacientes con riesgo de enfermedad cardiovascular.
La energía para alimentar a los microrobots se transmite de forma inalámbrica a través de las ondas de radio de alta frecuencia. “Si bien hemos sido muy buenos en la reducción de la electrónica y los implantes mecánicos, el almacenamiento de energía ha caído de la ola de miniaturización”, dijo Teresa Meng, co-autor de la obra. En lugar de las baterías, las nuevas características de microrobot utiliza una bobina en forma de antena que capta la energía desencadenada por una emisora de radio situada fuera del cuerpo, al igual que con las etiquetas inteligentes RFID, pero con mucho más poder.
Parece fácil, pero no lo es, porque las ondas de radio de alta frecuencia se dispersan muy rápidamente en los tejidos del cuerpo humano, decayendo exponencialmente a medida que profundizar. Las ondas de baja frecuencia son más profundas, pero requieren antenas con varios centímetros de diametro incompatible con el tamaño de microrobots.
En desacuerdo con estos obstáculos matemáticos, la doctora Ada encontró que los científicos se aproximaban al problema de forma incorrecta. Los modelos matemáticos suponen que los músculos, la grasa o los huesos son buenos conductores de la energía, lo que haría que se ajusten a un conjunto específico de principios matemáticos conocidos como las ecuaciones de Maxwell.
Dando entonces un cambio de enfoque, la señal se transmite por el cuerpo humano como las olas del cambio de la polarización de los átomos dentro de las células.
La Dra. Ada encontró que la frecuencia óptima de transmisión de las ondas de radio en el tejido humano es aproximadamente 100 veces más alta que la que se creía hasta entonces. Dicho de otra manera, las antenas que captan la energía dentro del cuerpo puede ser 100 veces menor, lo que puede permitir que por primera vez sean funcionales los dispositivos electrónicos miniaturizados y penetren en el cuerpo humano.
Los investigadores han desarrollado dos tipos de microrobots, ninguno de los que han sido probados in vivo .
El primer modelo crea una corriente alterna en una bobina para producir un movimiento similar al realizado por un remero. La energía de activación del segundo está proporcionada directamente por el líquido mediante la creación de una fuerza direccional que lo empuja hacia delante a una velocidad de una pulgada por segundo.
“No hay mucho margen de mejora y mucho trabajo por hacer antes de que estos dispositivos están listos para aplicaciones médicas. Sin embargo, por primera vez en décadas, la posibilidad parece más cerca que nunca”, dicen los científicos.