Pesquisadores canadenses liderados pelo radiologista de Montreal, Gilles Soulez, desenvolveram uma nova abordagem para tratar tumores de fígado usando microrobôs guiados por ímã em um dispositivo de ressonância magnética.



A ideia de injetar robôs microscópicos na corrente sanguínea para curar o corpo humano não é nova. Também não é ficção científica. Guiados por um campo magnético externo, robôs biocompatíveis em miniatura, feitos de nanopartículas de óxido de ferro magnetizáveis, podem, teoricamente, fornecer tratamento médico de maneira muito direcionada.

Até agora, houve um obstáculo técnico:a força da gravidade destes microrrobôs excede a da força magnética, o que limita a sua orientação quando o tumor está localizado acima do local da injeção. Embora o campo magnético da ressonância magnética seja alto, os gradientes magnéticos usados ​​para navegação e para gerar imagens de ressonância magnética são mais fracos.

“Para resolver esse problema, desenvolvemos um algoritmo que determina a posição que o corpo do paciente deve estar para uma ressonância magnética clínica aproveitar a gravidade e combiná-la com a força de navegação magnética”, disse o Dr. Gilles Soulez, pesquisador do Centro de Pesquisa CHUM e diretor do departamento de radiologia, radio-oncologia e medicina nuclear da Université de Montréal.

“Esse efeito combinado facilita o deslocamento dos microrobôs até os ramos arteriais que alimentam o tumor”, disse ele. “Ao variar a direção do campo magnético, podemos orientá-los com precisão até os locais a serem tratados e, assim, preservar as células saudáveis”.

Rumo a maior precisão

Publicado em Science Robotics , esta prova de conceito pode mudar as abordagens da radiologia intervencionista usadas para tratar cânceres de fígado.

O mais comum deles, o carcinoma hepatocelular, é responsável por 700.000 mortes por ano em todo o mundo e atualmente é mais frequentemente tratado com quimioembolização transarterial. Exigindo pessoal altamente qualificado, esse tratamento invasivo envolve a administração de quimioterapia diretamente na artéria que alimenta o tumor hepático e o bloqueio do suprimento de sangue ao tumor por meio de microcateteres guiados por raios X.

“Nossa abordagem de navegação por ressonância magnética pode ser feita usando um cateter implantável como os usados ​​na quimioterapia”, disse Soulez. “A outra vantagem é que os tumores são melhor visualizados na ressonância magnética do que nos raios X”.

Para este estudo, Soulez e sua equipe de pesquisa colaboraram com os de Sylvain Martel (Polytechnique Montreal) e Urs O. Häfeli (University of British Columbia). O primeiro autor do estudo, Ning Li, é pós-doutorado no laboratório do Dr. Soulez.

Graças ao desenvolvimento de um injetor de microrrobôs compatível com ressonância magnética, os cientistas foram capazes de montar “trens de partículas”, agregados de microrobôs magnetizáveis. Por possuírem maior força magnética, são mais fáceis de pilotar e detectar nas imagens fornecidas pelo aparelho de ressonância magnética.

Desta forma, os cientistas podem garantir não só que o comboio segue na direção certa, mas também que a dose de tratamento é adequada. Com o tempo, cada microrobô carregará uma parte do tratamento a ser administrado, por isso é essencial que os radiologistas saibam quantos são.

Um bom senso de direção

“Realizamos testes em 12 porcos para replicar, o mais fielmente possível, as condições anatômicas do paciente”, disse Soulez. “Isso foi conclusivo:os microrobôs navegaram preferencialmente pelos ramos da artéria hepática que foram alvo do algoritmo e chegaram ao seu destino”.

Sua equipe certificou-se de que a localização do tumor em diferentes partes do fígado não influenciasse a eficácia dessa abordagem.

“Usando um atlas anatômico de fígados humanos, conseguimos simular a pilotagem de microrobôs em 19 pacientes tratados com quimioembolização transarterial”, disse ele. “Eles tinham um total de trinta tumores em diferentes locais do fígado. Em mais de 95% dos casos, a localização do tumor era compatível com o algoritmo de navegação para alcançar o tumor alvo”.

Apesar deste progresso científico, a aplicação clínica desta tecnologia ainda está muito distante.

“Em primeiro lugar, utilizando a inteligência artificial, precisamos otimizar a navegação em tempo real dos microrobôs, detectando sua localização no fígado e também a ocorrência de bloqueios nos ramos da artéria hepática que alimentam o tumor”, disse Soulez.

Os cientistas também precisarão modelar o fluxo sanguíneo, o posicionamento do paciente e a direção do campo magnético usando software que simula o fluxo de fluidos através dos vasos. Isto permitirá avaliar o impacto destes parâmetros no transporte dos microrrobôs até o tumor alvo, melhorando assim a precisão da abordagem.

Mais informações: NING LI et al, Navegação em escala humana de microrobôs magnéticos em artérias hepáticas, Science Robotics (2024). DOI:10.1126/scirobotics.adh8702. www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adh8702
Informações do diário: Ciência Robótica

Fornecido pelo Centro de Pesquisa Hospitalar da Universidade de Montreal