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Un avance pionero en el campo de la robótica médica podría cambiar para siempre la forma en que se realizan las cirugías y se administran tratamientos dentro del cuerpo humano.
Científicos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NC State University) desarrollaron una nueva generación de nanorobots y robots blandos inspirados en el origami, capaces de plegarse, moverse y actuar con control remoto dentro del organismo.
Esta tecnología, descrita en las revistas especializadas Advanced Functional Materials y Science Advances, utiliza materiales inteligentes magnetoactivos y estructuras reconfigurables que combinan la flexibilidad del papel con la precisión de la nanotecnología.
El resultado: pequeños dispositivos capaces de desplegarse dentro del cuerpo, administrar medicamentos o realizar microintervenciones sin bisturí.
La inspiración del origami: del papel al tejido biológico
Los investigadores se basaron en los principios del origami estructural, el arte japonés del plegado, para crear “metabots”, diminutos robots que parten de una lámina plana y pueden transformarse en cientos de configuraciones diferentes.
Estas estructuras se construyen a partir de películas poliméricas ultradelgadas (menos de 1 milímetro de grosor) con patrones de corte geométrico que les permiten adoptar formas tridimensionales estables.
Al incorporar materiales magnetoactivos o piezoeléctricos —es decir, que reaccionan ante campos magnéticos o eléctricos—, los robots pueden cambiar de forma, desplazarse o girar con gran precisión.
Según el investigador principal, Jie Yin, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State, “la clave está en combinar películas magnéticas flexibles con estructuras de origami simples, obteniendo un dispositivo capaz de adoptar hasta 256 configuraciones diferentes y responder a estímulos externos de manera remota”.
En otras palabras, una estructura aparentemente inerte puede convertirse en un sistema dinámico y multifuncional con solo aplicar un campo magnético.
Cómo funcionan los nanorobots médicos
El secreto del movimiento de estos robots blandos está en el uso de películas magnéticas impresas en 3D con un grosor de apenas 0,8 milímetros, formadas por elastómeros y partículas ferromagnéticas.
Estas partículas —que representan hasta un 75% del peso del material— permiten una respuesta magnética potente y flexible, capaz de reproducir movimientos orgánicos como la contracción, el giro o el arrastre.
La fabricación combina técnicas de curado con luz ultravioleta y calor, que consolidan de inmediato las geometrías más complejas. Una vez magnetizadas en direcciones específicas, las películas se adhieren a las láminas de origami, generando los “músculos artificiales” del robot.
Cuando se aplica un campo magnético externo, el material responde con movimientos controlados. Los investigadores utilizan imanes permanentes o bobinas Helmholtz para dirigir el desplazamiento, y pueden ajustar la velocidad, dirección y tipo de movimiento variando la intensidad del campo.
Además, la incorporación de materiales piezoeléctricos permite que los robots vibren al aplicar un voltaje, mejorando su capacidad de manipulación o navegación en entornos líquidos.
Aplicaciones médicas: tratamientos dirigidos sin cirugía
Una de las aplicaciones más prometedoras de esta tecnología es la administración localizada de medicamentos, especialmente en órganos de difícil acceso.
Uno de los prototipos desarrollados en NC State se diseñó para tratar úlceras gástricas mediante un robot plegable tipo origami Miura-Ori.
El dispositivo puede plegarse en una cápsula ingerible que, una vez dentro del estómago, se despliega automáticamente. Guiado desde el exterior por un campo magnético, el robot se adhiere a la pared gástrica afectada y libera el fármaco de forma controlada, reduciendo los efectos secundarios y mejorando la absorción local.
Las pruebas realizadas en modelos simulados demostraron que el robot podía navegar, posicionarse y mantenerse fijo durante la liberación del medicamento, incluso bajo condiciones de movimiento y fluidos gástricos simulados.
Además, las pruebas de biocompatibilidad confirmaron que los materiales no provocan citotoxicidad ni inflamación, siendo seguros tanto in vitro como in vivo.
Otro modelo, denominado “crawler”, emplea una estructura doble Miura-Ori que le permite caminar, trepar o deslizarse sobre superficies irregulares, superando obstáculos de hasta 7 milímetros. Su movilidad ajustable lo hace ideal para exploración interna o para transportar microcápsulas terapéuticas en entornos complejos.
Biocompatibilidad y ventajas sobre la robótica tradicional
A diferencia de los actuadores rígidos usados en robótica convencional, los robots blandos magnetoactivos no requieren cables, motores ni baterías internas.
Esto los hace más ligeros, flexibles y seguros para interactuar con tejidos biológicos, minimizando el riesgo de daño o rechazo.
La revista Advanced Functional Materials destaca que la densidad de las láminas utilizadas es solo ligeramente superior a la del papel, lo que facilita su expulsión natural del cuerpo tras completar su función.
En otras palabras, son robots biodegradables, no invasivos y completamente inalámbricos, diseñados para trabajar en entornos donde la cirugía tradicional resulta imposible o riesgosa.
Las potenciales aplicaciones son amplias: desde tratamientos gastrointestinales y terapias oncológicas dirigidas, hasta cirugías microinvasivas, reparación tisular, administración hormonal o exploración vascular.
El futuro de la robótica médica: precisión y personalización
Este desarrollo forma parte de una tendencia global en robótica blanda biomédica, que busca combinar materiales inteligentes, nanofabricación y control remoto para crear dispositivos médicos personalizados.
Según el profesor Yin, “la meta es lograr robots capaces de adaptarse a cada paciente y cada órgano, actuando solo donde y cuando sea necesario”.
Los investigadores de NC State ya trabajan en optimizar la miniaturización y la biodegradabilidad de estos dispositivos, así como en integrar sensores que permitan recopilar datos en tiempo real durante su desplazamiento dentro del cuerpo.
El reto siguiente será su validación clínica en modelos animales y humanos, un paso esencial para llevar esta tecnología del laboratorio a los hospitales.
