“Serpente robô” passeia por corpo humano para tratar doenças; entenda

Pesquisadores do MIT (Massachusetts Institute of Technology) desenvolveram um robô flexível apelidado de BIOSENTER. A tecnologia foi projetada para percorrer o intestino delgado, um órgão muito cumprido e cheio de dobras dentro do abdômen, o que torna o acesso para diagnósticos e tratamentos um desafio para a medicina. 

O estudo, publicado em outubro no periódico científico Science Robotics, foi liderado pelos pesquisadores Binbin Ying, Ahmad Mujtaba Jebran, Sahab Babaee e pelo gastroenterologista e engenheiro mecânico Giovanni Traverso.

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Como funciona a “serpente robótica”

O BIOSENTER tem 95 milímetros de comprimento inicial e 14 milímetros de diâmetro externo, dimensões calculadas para permitir a passagem segura pelo esôfago sem causar traumas. 

Inspirado na musculatura lateral das serpentes, o corpo do robô contém quatro câmaras infláveis independentes reforçadas com fios de Kevlar dispostos em hélice. A estrutura permite que o robô se estique até 1,35 vezes o seu tamanho original e faça curvas de até 112 graus, alcançando rotação contínua em 360 graus com alta precisão de manobra.

A cabeça e a cauda do robô são revestidas por capas com micro-cortes de kirigami (técnica japonesa de corte e dobra de papel). Quando os balões das extremidades inflam, pequenas estruturas em formato de escamas se erguem e aderem à mucosa intestinal com uma força de cerca de 1,5 Newton.

A fixação exige apenas 30% de expansão do diâmetro do balão, contra os 150% de expansão exigidos por balões convencionais, reduzindo drasticamente o risco de lesões no tecido. 

No centro do robô existe um canal oco de 6 milímetros de diâmetro reforçado internamente por uma mola superelástica de liga de nitinol (com fio de 0,4 mm). A mola impede que o canal dobre ou colapse quando o robô se movimenta, permitindo a passagem livre de microcâmeras, luzes LED, tubos para borrifar remédios e pinças de biópsia. 

O robô é conectado por cabos flexíveis a uma caixa de controle equipada com placa de circuito impresso, bombas, válvulas pneumáticas e sensores de pressão. O médico opera a serpente robótica de forma simplificada por meio de um joystick sem fio via Bluetooth. 

Resultados e modelos animais

Em testes laboratoriais de navegação autônoma, o robô atingiu velocidades de 100 milímetros por minuto em tubos transparentes e 43 milímetros por minuto em superfícies revestidas com tecido intestinal.

Em experimentos com modelos suínos (porcos), animal de anatomia digestiva semelhante à humana, o dispositivo apresentou resultados promissores. 

O robô percorreu 2 metros de intestino delgado em apenas 11 minutos, adaptando-se às curvas do órgão com forças de empuxo suaves entre 2,2 e 6,4 Newtons.

Durante o trajeto, a equipe realizou com sucesso biópsias de tecidos, transmissão de vídeo ao vivo e aplicação direcionada de fluidos (modelo para futura administração de medicamentos).

“Quando avaliamos o intestino delgado, fazemos isso para diagnóstico ou tratamento. Se encontrarmos um pequeno pólipo que precise ser removido, este robô nos permite fazer uma biópsia ou removê-lo”, disse Giovanni Traverso, professor de engenharia mecânica no MIT, gastroenterologista no Brigham and Women’s Hospital e membro associado do Broad Institute do MIT e Harvard.

Análises histológicas feitas por patologistas confirmaram que a locomoção e a fixação do robô não provocaram inflamações nem danos visíveis à mucosa intestinal.

O futuro dos diagnósticos

Segundo o professor e gastroenterologista Giovanni Traverso, o objetivo do BIOSENTER não é substituir totalmente os exames existentes, mas oferecer uma alternativa mais segura, automatizada e menos invasiva para alcançar regiões profundas do trato digestivo.

Os pesquisadores trabalham agora para aprimorar os sistemas de navegação e realizar testes clínicos em cenários mais próximos da prática médica antes do início dos ensaios em humanos.