O uso de micro robôs para tratar doenças com a administração de medicamentos é um campo de pesquisa inovador com crescimento acelerado.
Suas potenciais aplicações compreendem uma ampla gama de doenças, como infecções respiratórias, câncer e outros tipos de infecções.
Os micro robôs que estão em estágio mais avançado de desenvolvimento apresentam potencial de agir na administração direcionada de medicamentos para tratar infecções, ou perfurar cistos e tumores no tratamento de distúrbios do cérebro.
Nesse sentido, cientistas publicaram recentemente na revista Nature uma nova maneira de tratar a pneumonia bacteriana aguda, uma condição respiratória séria que é frequente em âmbito hospitalar e pode levar o paciente a óbito.
Para isso, os pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram micro robôs nadadores para administrar doses direcionadas de antibióticos aos pulmões de camundongos infectados.
Os micro robôs conseguiram nadar pelos pulmões e alcançar o local da infecção, onde administraram uma dose específica de antibióticos. Os micro robôs foram capazes de reduzir consideravelmente a carga bacteriana nos pulmões em comparação ao grupo de controle que recebeu o tratamento padrão.
Os resultados do estudo são promissores, no qual os minúsculos robôs foram mais efetivos que os tratamentos tradicionais.
Micro Robos no tratamento de Pneumonia hospitalar
A pneumonia hospitalar é uma infecção causada por vários patógenos após a internação do paciente. Os principais causadores da doença pulmonar são bactérias, como a Pseudomonas aeurigonosa.
No entanto, vírus, fungos e até protozoários também podem ocasionar as doenças. Os sintomas podem variar de leves a graves, caracterizados por tosse, febre, dor no peito e dificuldade para respirar.
Embora existam tratamentos disponíveis, como os antibióticos, eles podem ser limitados em sua eficácia e podem apresentar efeitos colaterais.
Os métodos tradicionais de administração de antibióticos envolvem as propriedades farmacocinéticas de absorção do medicamento na corrente sanguínea e distribuição para o local da infecção.
Desta forma, pode resultar na necessidade de doses mais altas destes medicamentos, o que pode gerar efeitos colaterais prejudiciais ao indivíduo.
Portanto, o uso de micro robôs para administração de antibióticos pode apresentar grandes vantagens sobre os métodos tradicionais.
Micro robôs
Para criar os micro robôs, os pesquisadores usaram uma técnica denominada “manufatura aditiva em microescala”, que envolve impressão 3D de estruturas minúsculas. Posteriormente, revestiram os robôs com um material que permite que eles se liguem às bactérias.
Os cientistas projetaram os micro robôs para possibilitar o seu nado nos flúidos das vias aéreas inferiores (estruturas funcionais dos pulmões), para entregar o antibiótico com mais precisão, diretamente no local da infecção.
Os robôs são híbridos, pois são feitos com células de microalgas naturais combinadas com nanopartículas carregadas de antibióticos em sua superfície. As algas permitem que os robôs se movimentem com alta velocidade e entreguem o medicamento diretamente às células bacterianas nos pulmões.
As nanopartículas que contêm antibióticos são compostas por esferas microscópicas de polímeros biodegradáveis, revestidas com membranas celulares de neutrófilos. Os neutrófilos compõem o sistema imune inato, sendo a primeira linha de defesa do organismo com ação de absorção e neutralização de infecções e inflamação. Portanto, esta membrana melhora o combate da infecção pulmonar.
Resultados do experimento com micro robôs
A soma destes fatores forneceu um mecanismo mais eficaz e preciso na administração de antibióticos nos camundongos. De acordo com os resultados da pesquisa, o tratamento com micro robôs foi mais eficiente do que o tradicional (injeção intravenosa de antibióticos).
Para realizar o estudo, os cientistas administraram os micro robôs de forma intratraqueal em um modelo de camundongo com quadro de pneumonia aguda, pela bactéria Pseudomonas aeurigonosa.
Geralmente, esse tipo de infecção ocorre quando colocam pacientes em ventilação mecânica durante terapia intensiva. Aqueles que contraem a infecção acabam ficando mais tempo no hospital e têm uma chance muito maior de vir a óbito.
O tratamento de micro robôs em roedores infectados reduziu sua carga bacteriana e os curaram da infecção em uma semana. Por outro lado, aqueles que não receberam o tratamento morreram dentro de três dias.
Para o tratamento tradicional obter o mesmo efeito, a dose de injeção teria de ser 3.000 vezes maior do que a carregada pelos robôs.
Uma das principais vantagens do uso de micro robôs para tratar doenças é a capacidade de administrar medicamentos diretamente ao local da infecção. Além disso, sua entrega direcionada pode reduzir o risco de resistência a antibióticos, que pode ocorrer quando as bactérias se tornam resistentes ao tratamento após o seu uso inadequado.
Com base nestes dados em camundongos, os micro robôs tem potencial de melhorar a penetração de antibióticos para matar patógenos bacterianos e salvar a vida de pacientes humanos, mais precisamente em terapia intensiva.
Perspectivas em humanos
Os pesquisadores estão otimistas sobre esta nova abordagem. Eles também acreditam que seja simples de inserir os minusculos robôs nos respiradores artificiais que estão conectados nos pacientes gravemente enfermos com pneumonia.
Embora os resultados sejam animadores, ainda são necessários estudos pré-clinicos em animais maiores para avaliar as interações dos micro robôs com o sistema imunológico. Posteriormente, será possível avaliar sua eficácia em estudos clínicos com humanos.
Atualmente, os micro robôs são alimentados por campos magnéticos externos. Embora esse tipo de tecnologia não prejudica a saúde dos seres humano, operá-los enquanto estão dentro do corpo é uma questão bastante complexa.
Além disso, não se sabe como o organismo humano irá responder a longo prazo. Portanto, é necessário avaliar a sua segurança.
Esperança
Apesar dessas dificuldades, a pesquisa apresenta a prova que corrobora com o emprego de micro robôs no tratamento em humanos. Os pesquisadores acreditam que o avanço tecnológico e refinamentodo método tornará possível curar não só a pneumonia, como outros tipos de doenças e infecções respiratórias.
Em resumo, os micro robôs nadadores têm potencial de se tornar uma medida terapêutica real e efetiva, no qual inicialmente pode potencializar o tratamento de doenças, como pneumonias graves.
Embora sejam necessárias pesquisas adicionais para abordar os problemas de empregar micro robôs em humanos, os potenciais benefícios de fornecer medicamentos direcionados torna este campo de estudo bastante atrativo.
A possibilidade de minimizar a resistência contra os antibióticos é outro ponto bastante relevante, pois o surgimento de novos antibióticos estão atrás da evolução da resistência das denominadas “superbactérias”.
Se nada for feito, é previsto que a mortalidade devido a resistência aos antibióticos ultrapasse o câncer no ano de 2050.
O avanço da microbótica irá proporcionar uma nova era de tratamento personalizado por micro robôs.
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