Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv desenvolveram um micro-robô híbrido, do tamanho de uma única célula biológica (cerca de 10 mícrons de diâmetro), que pode ser controlado e navegado usando dois mecanismos diferentes – elétrico e magnético. O microrobô é capaz de navegar entre diferentes células em uma amostra biológica, distinguir entre diferentes tipos de células, identificar se estão saudáveis ou morrendo e depois transportar a célula desejada para estudos posteriores, como análises genéticas. O microrobô também pode transfectar uma droga e/ou gene na única célula alvo capturada. De acordo com os pesquisadores, o desenvolvimento pode ajudar a promover a pesquisa no importante campo da ‘análise de célula única’, bem como encontrar uso em diagnóstico médico, transporte e triagem de medicamentos, cirurgia e proteção ambiental.
A tecnologia inovadora foi desenvolvida pelo Prof. Gilad Yossifon da Escola de Engenharia Mecânica e Departamento de Engenharia Biomédica da Universidade de Tel Aviv e sua equipe: o pesquisador de pós-doutorado Dr. Yue Wu e o aluno Sivan Yakov, em colaboração com o Dr. Afu Fu, Pesquisador de pós-doutorado, pelo Technion, Israel Institute of Technology. A pesquisa foi publicada na revista Ciência Avançada.
O Prof. Gilad Yossifon explica que os micro-robôs (às vezes chamados de micro-motores ou partículas ativas) são minúsculas partículas sintéticas do tamanho de uma célula biológica, que podem se mover de um lugar para outro e realizar várias ações (por exemplo: coleta de materiais sintéticos ou biológicos carga) de forma autônoma ou por meio de controle externo por um operador. Segundo o Prof. Yossifon, “desenvolver a capacidade do micro-robô de se mover de forma autônoma foi inspirado por micro-nadadores biológicos, como bactérias e espermatozóides. Esta é uma área de pesquisa inovadora que está se desenvolvendo rapidamente, com uma ampla variedade de usos em campos como medicina e meio ambiente, bem como uma ferramenta de pesquisa.”
Como demonstração das capacidades do micro-robô, os pesquisadores o usaram para capturar células sanguíneas e cancerosas e uma única bactéria, e mostraram que ele é capaz de distinguir entre células com diferentes níveis de viabilidade, como uma célula saudável, uma célula danificada por uma droga, ou uma célula que está morrendo ou morrendo em um processo natural de ‘suicídio’ (essa distinção pode ser significativa, por exemplo, ao desenvolver drogas anticancerígenas). Depois de identificar a célula desejada, o microrobô a capturou e a moveu para onde pudesse ser analisada posteriormente. Outra inovação importante é a capacidade do microrobô de identificar células-alvo que não estão rotuladas – o microrobô identifica o tipo de célula e sua condição (como grau de saúde) usando um mecanismo de detecção integrado baseado no propriedades elétricas únicas da célula.
Prof. Yossifon: “Nosso novo desenvolvimento avança significativamente a tecnologia em dois aspectos principais: propulsão híbrida e navegação por dois mecanismos diferentes – elétrico e magnético. Além disso, o micro-robô tem uma capacidade aprimorada de identificar e capturar uma única célula, sem necessidade de marcação, de teste local ou de recolha e transporte para instrumento externo Esta investigação foi realizada em amostras biológicas em laboratório para ensaios in vitro, mas pretende-se no futuro desenvolver micro-robôs que também trabalham dentro do corpo – por exemplo, como portadores de drogas eficazes que podem ser guiados com precisão para o alvo.”
Os pesquisadores explicam que o mecanismo de propulsão híbrida do microrobô é de particular importância em ambientes fisiológicos, como os encontrados em biópsias líquidas. “Os micro-robôs que até agora operavam com base em um mecanismo de guiamento elétrico não eram eficazes em certos ambientes caracterizados por condutividade elétrica relativamente alta, como um ambiente fisiológico, onde o acionamento elétrico é menos eficaz. É aqui que o mecanismo magnético complementar entram em jogo, o que é muito eficaz, independentemente da condutividade elétrica do ambiente.”
O Prof. Yossifon conclui: “Em nossa pesquisa desenvolvemos um micro-robô inovador com importantes capacidades que contribuem significativamente para o campo: propulsão híbrida e navegação através de uma combinação de campos elétricos e magnéticos, bem como a capacidade de identificar, capturar e transportar uma única célula de um lugar para outro em um ambiente fisiológico. Esses recursos são relevantes para uma ampla variedade de aplicações, bem como para pesquisa. Entre outras coisas, a tecnologia apoiará as seguintes áreas: diagnóstico médico no nível de célula única, introdução drogas ou genes nas células, edição genética, transporte de drogas para seu destino dentro do corpo, limpeza do ambiente de partículas poluentes, desenvolvimento de drogas e criação de um ‘laboratório em uma partícula’ – um laboratório microscópico projetado para realizar diagnósticos em locais acessíveis apenas a micropartículas.”