Cientistas dos EUA criam microrrobôs que levam medicamentos direto ao coração e podem reduzir cirurgias

Engenheiros da Johns Hopkins University desenvolveram microrrobôs magnéticos capazes de transportar medicamentos diretamente para tecidos infectados do coração. A tecnologia, ainda em fase experimental, poderá reduzir a necessidade de cirurgias cardíacas de alto risco e encurtar tratamentos que atualmente podem durar várias semanas.

 

A equipe de engenharia da Johns Hopkins University, renomado complexo de instituições academicas com foco em Saúde, desenvolveu pequenos robôs projetados para transportar medicamentos até infecções localizadas no interior do coração, inclusive enquanto o órgão continua batendo. A proposta é oferecer uma alternativa menos invasiva para casos em que o tratamento convencional não consegue controlar a doença.

“Com apenas uma pequena picada, você insere um microrrobô e realiza um procedimento sem infecção ou perda de sangue”, explicou Axel Krieger, principal autor do estudo e especialista em robótica médica. Segundo o pesquisador, a tecnologia busca levar os medicamentos ao local correto com maior precisão e segurança.

O trabalho foi publicado na revista científica Advanced Materials Technologies e apresenta uma abordagem que poderá, no futuro, ser aplicada não apenas a infecções cardíacas, mas também a outras doenças de difícil acesso, incluindo determinados tipos de câncer.

Endocardite: a infecção cardíaca que os pesquisadores querem tratar

A endocardite é uma infecção que afeta o revestimento interno do coração e pode comprometer suas válvulas. De acordo com os dados apresentados pela equipe da Johns Hopkins, aproximadamente 50 mil pessoas nos Estados Unidos desenvolvem a doença a cada ano.

O tratamento convencional geralmente envolve várias semanas de antibióticos administrados por via intravenosa. Em determinadas situações, porém, a concentração do medicamento que chega ao tecido infectado pode ser insuficiente para controlar a infecção. Nesses casos, os médicos podem precisar ajustar a terapia ou considerar uma cirurgia cardíaca, dependendo da gravidade e da resposta do paciente.

A pesquisa procura enfrentar esse desafio ao desenvolver uma maneira de entregar o medicamento diretamente à região infectada, em vez de depender exclusivamente da circulação do fármaco pelo organismo.

 

Dois robôs trabalham juntos para liberar o medicamento

Os dispositivos são chamados de millirobots, ou microrrobôs milimétricos, por suas dimensões reduzidas. Eles têm aproximadamente a largura da ponta de um lápis ou da cabeça de um palito de fósforo e comprimento comparável ao de um grão de arroz.

O sistema funciona com dois módulos complementares. O primeiro, chamado de módulo-agulha, foi desenvolvido para se fixar delicadamente ao tecido cardíaco na região afetada pela infecção. Depois de alcançar o local, ele funciona como uma espécie de estação de acoplamento para o segundo robô.

O módulo de medicamento transporta o antibiótico até essa estação e se conecta magneticamente a ela. Em seguida, libera o fármaco de maneira gradual e direcionada, diretamente na área que precisa de tratamento.

Essa estrutura permite que o módulo-agulha permaneça no local enquanto o módulo responsável pelo medicamento seja substituído. Assim, o sistema poderá possibilitar doses adicionais sem a necessidade de reposicionar toda a estrutura, embora essa aplicação ainda precise ser validada em etapas futuras de pesquisa.

Como os robôs se movimentam dentro do corpo?

Os dois dispositivos são magnéticos e recebem orientação sem fio por meio de um sistema externo de bobinas eletromagnéticas. O princípio utiliza campos magnéticos semelhantes aos empregados em equipamentos de ressonância magnética, mas, nesse caso, para movimentar os robôs em vez de produzir imagens.

Como não precisam carregar baterias nem motores próprios, os dispositivos podem ser menores e mais simples. O campo magnético externo permite direcionar os módulos pelo percurso previsto até o local de tratamento.

A divisão do sistema em duas partes também foi pensada para facilitar o acesso a regiões estreitas do organismo. Essa característica poderá ser importante em procedimentos nos quais a precisão da entrega do medicamento é fundamental.

Testes iniciais apresentaram resultados promissores

Os pesquisadores testaram os dispositivos em modelos artificiais de coração, desenvolvidos para reproduzir características do órgão humano, e em tecido cardíaco de porco. Nos experimentos, os robôs conseguiram se movimentar de maneira controlada, inclusive contra fluxos sanguíneos simulados.

Os resultados demonstraram a viabilidade inicial do sistema em condições experimentais. No entanto, os testes não significam que a tecnologia já esteja pronta para uso em seres humanos.

Anuruddha Bhattacharjee, primeiro autor do estudo e ex-pesquisador de pós-doutorado da Johns Hopkins, atualmente professor assistente na University of Alabama at Birmingham, explicou que a proposta é introduzir o dispositivo por meio de uma pequena punção, permitindo que ele percorra o organismo até o ponto onde o medicamento precisa ser administrado.

A equipe pretende avançar para testes em modelos cardíacos mais realistas, que reproduzam tanto as contrações musculares quanto o movimento contínuo de um coração em funcionamento.

Tratamento poderá levar horas em vez de semanas?

Uma das possibilidades mais relevantes da pesquisa é a redução do tempo necessário para administrar o medicamento. Atualmente, o tratamento intravenoso da endocardite pode exigir de quatro a seis semanas, dependendo do caso e da avaliação médica.

Segundo Bhattacharjee, o procedimento com os microrrobôs poderia durar aproximadamente dez minutos, podendo chegar a uma hora quando fossem necessárias aplicações adicionais. Em um cenário futuro no qual a tecnologia funcione conforme o esperado, o tratamento poderia ser concluído em um dia ou menos.

Essa estimativa, porém, é uma projeção dos pesquisadores, e não um resultado clínico comprovado. Ainda são necessárias novas etapas de desenvolvimento, testes de segurança e estudos para avaliar a eficácia do sistema em pacientes.

Se os resultados forem confirmados, a administração direcionada poderá reduzir a exposição do restante do organismo a doses elevadas de medicamentos e diminuir a necessidade de intervenções mais invasivas em determinados casos.]

FAQ — Perguntas frequentes

1. O que são os microrrobôs desenvolvidos pela Johns Hopkins University?

São pequenos dispositivos magnéticos projetados para transportar medicamentos diretamente a tecidos infectados do coração, com orientação sem fio por campos magnéticos externos.

2. Como os microrrobôs levam medicamentos ao coração?

O sistema utiliza dois módulos: um se fixa ao tecido na região infectada, enquanto o outro transporta o medicamento e se conecta magneticamente para liberá-lo no local.

3. Os robôs já estão sendo utilizados em pacientes nos Estados Unidos?

Não há indicação de uso clínico em seres humanos na pesquisa divulgada. Os testes relatados foram realizados em modelos artificiais de coração e tecido cardíaco de porco.

4. Quanto tempo o tratamento poderá durar com essa tecnologia?

Os pesquisadores estimam que o procedimento poderá durar de dez minutos a aproximadamente uma hora, em comparação com quatro a seis semanas de antibióticos intravenosos em tratamentos convencionais. Essa possibilidade ainda precisa ser confirmada em estudos clínicos.

5. Os microrrobôs também poderão tratar o câncer?

Os pesquisadores consideram essa uma possível aplicação futura, pois a tecnologia poderá permitir a entrega mais precisa de medicamentos a tecidos específicos. Essa utilização ainda exige estudos adicionais.