Notícia

Microrrobô navega em ambiente fisiológico e captura células-alvo danificadas

Reprodução, Universidade de Tel Aviv

Fonte

Universidade de Tel Aviv

Data

segunda-feira, 3 abril 2023 06:20

Áreas

Bioengenharia. Biologia. Biomecânica. Biomedicina. Biotecnologia. Engenharia Biológica. Engenharia Biomédica. Física Médica. Nanotecnologia. Robótica. Sistemas de Controle.

Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv, em Israel, desenvolveram um microrrobô híbrido, do tamanho de uma célula biológica única (cerca de 10 mícrons de diâmetro), que pode ser controlado e navegado usando dois mecanismos diferentes – elétrico e magnético.

O microrrobô 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 microrrobô 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.

Inspirado por micro-nadadores biológicos

A tecnologia inovadora foi desenvolvida pelo Dr. Gilad Yossifon, professor da Escola de Engenharia Mecânica e Departamento de Engenharia Biomédica da Universidade de Tel Aviv e sua equipe: a pesquisadora de pós-doutorado Dra. Yue Wu e o Dr. Sivan Yakov, em colaboração com o Dr. Afu Fu, pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Tecnologia de Israel (Technion). A pesquisa foi publicada na revista Advanced Science.

O professor Gilad Yossifon explicou que os microrrobôs 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, a coleta de materiais sintéticos ou biológicos) de forma autônoma ou por meio de controle externo por um operador. De acordo com o professor Yossifon, “desenvolver a capacidade do microrrobô de se mover de forma autônoma foi inspirado por micro-nadadores biológicos, como bactérias e espermatozoides. Esta é uma área de pesquisa inovadora e em rápido desenvolvimento, com uma grande variedade de usos em áreas como medicina e meio ambiente, além de ferramenta de pesquisa”.

Como demonstração das capacidades do microrrobô, 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, como uma célula saudável, uma célula danificada por uma droga, ou uma célula que está morrendo ou em um processo natural de ‘suicídio’ (essa distinção pode ser significativa, por exemplo, ao desenvolver drogas anticancerígenas).

Depois de identificar a célula desejada, o microrrobô captura a célula para onde possa ser analisada posteriormente. Outra inovação importante é a capacidade do microrrobô de identificar células-alvo que não estão rotuladas: o microrrobô identifica o tipo de célula e sua condição (como grau de saúde) usando um mecanismo de detecção embutido com base nas propriedades elétricas únicas da célula.

Eficaz em ambientes fisiológicos

“Nosso novo desenvolvimento avança significativamente a tecnologia em dois aspectos principais: propulsão híbrida e a navegação por dois mecanismos diferentes -o  elétrico e o magnético”, explicou o professor Yossifon. “Além disso, o microrrobô tem uma capacidade aprimorada de identificar e capturar uma única célula, sem a necessidade de marcação, para teste local ou recuperação e transporte para um instrumento externo.

A pesquisa foi realizada em amostras biológicas em laboratório para testes in vitro, mas a intenção é desenvolver no futuro microrrobôs que também funcionem dentro do corpo – por exemplo, como transportadores eficazes de medicamentos que possam ser guiados com precisão até o alvo”.

Os pesquisadores explicaram que o mecanismo de propulsão híbrido do microrrobô é de particular importância em ambientes fisiológicos, como os encontrados em biópsias líquidas: “com condutividade elétrica relativamente alta, onde o acionamento elétrico é menos efetivo, entra em ação o mecanismo magnético complementar, que é muito efetivo independente da condutividade elétrica do ambiente”, explicou o pesquisador.

“Dentre outras coisas, a tecnologia apoiará as seguintes áreas: diagnóstico médico no nível de célula única, introdução de drogas ou genes nas células, edição genética, transporte de drogas para seu destino dentro do corpo, limpeza de partículas poluentes o ambiente, desenvolvimento de drogas e criação de um ‘laboratório em uma partícula’ – um laboratório microscópico projetado para realizar diagnósticos em locais acessíveis apenas a micropartículas”, concluiu o Dr. Gilad Yossifon.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Tel Aviv (em inglês).

Fonte: Universidade de Tel Aviv. Imagem: Microrrobô em ação. Fonte: Reprodução, Universidade de Tel Aviv.

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