Robô de corpo líquido elimina infecções de bactérias em implantes

O robô tem um sistema antibiofilme triplo sinérgico, incluindo ruptura física do biofilme, desativação química das bactérias e remoção de resíduos do biofilme, permitindo prevenir infecções recorrentes.
[Imagem: Bonan Sun et al. - 10.1126/sciadv.adt8213]

Robô antibiofilme

Cientistas alcançaram um avanço no campo dos microrrobôs médicos ao desenvolver um robô antibiofilme de corpo líquido controlado magneticamente - é o primeiro do mundo em vários aspectos.

Biofilmes são colônias de bactérias que se agregam sobre superfícies, o que as torna muito difíceis de erradicar. E esses biofilmes estão envolvidos em um dos maiores problemas de saúde pública da atualidade, a resistência microbiana, quando as bactérias passam por mutações que as tornam imunes aos antibióticos.

Implantes médicos dentro do corpo humano, que não têm proteção imunológica, são altamente suscetíveis a infecções de biofilme. A terapia antibiótica tradicional tem dificuldade para penetrar as barreiras do biofilme, enquanto a remoção cirúrgica dos implantes infectados traz riscos de trauma secundário.

A equipe já havia anteriormente desenvolvido microrrobôs magnéticos para combater infecções de biofilme em implantes. No entanto, os testes revelaram que, embora robôs de hidrogel controlados magneticamente pudessem navegar em estruturas tubulares simples, eles tinham dificuldade para se adaptar a superfícies complexas, como stents e malhas médicas, deixando biofilmes residuais, que logo voltavam a proliferar.

Para superar essas dificuldades, Bonan Sun e colegas da Universidade Chinesa de Hong Kong desenvolveram um robô antibiofilme de corpo líquido e controlado magneticamente.

"Ao modular precisamente campos magnéticos externos, o robô pode alternar entre modos comportamentais viscoelásticos. No modo elástico, ele gira, rola e supera obstáculos dentro do corpo. No modo líquido, ele se deforma em um robô fluido para infiltrar fendas e erradicar qualquer biofilme dentro delas," contou o professor Zhang Li.

Uma plataforma cirúrgica micro-robótica é utilizada para controlar e navegar o robô de corpo líquido.
[Imagem: Bonan Sun et al. - 10.1126/sciadv.adt8213]

Mecanismo antibiofilme triplo sinérgico

A equipe introduziu também novos recursos em seu robô líquido, incluindo propriedades viscoelásticas exclusivas, que permitem que o robô se adapte a diversos ambientes operacionais, e um mecanismo antibiofilme triplo sinérgico, abrindo caminho para soluções inovadoras para combater infecções por biofilmes.

O robô de corpo líquido apresentou um desempenho excepcional nos testes em implantes médicos infectados. O biofilme em uma malha de hérnia estruturada em 3D foi reduzido em 84% após o tratamento, enquanto 87% das bactérias em um stent biliar de metal foram mortas.

A equipe agora planeja avançar para testes em animais de grande porte e se preparar para estudos clínicos em humanos.