Los avances en tecnología están dando lugar a cada vez más hitos médicos. La precisión diagnóstica y los nuevos tratamientos que proporciona permiten aumentar la supervivencia y la calidad de vida de miles de personas cada año. En concreto, la que más suele emplearse es la inteligencia artificial, que utiliza algoritmos para desempeñar sus funciones, beneficiando tanto a pacientes como a profesionales.
Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Galway y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), ha combinado la inteligencia artificial con la robótica suave, aportando un nuevo avance en la tecnología de dispositivos médicos implantables. Esto podría conducir a un tratamiento inteligente, duradero y personalizado para los pacientes, por ejemplo, de diabetes.
Los dispositivos médicos implantables aportan tratamientos muy avanzados, como puede ser la liberación de insulina para tratar la diabetes. Sin embargo, el cuerpo del paciente puede reaccionar ante un objeto extraño, lo que supone un gran reto para los investigadores. "Quería adaptar la administración de fármacos a las personas, pero primero necesitaba crear un método para detectar la respuesta del cuerpo extraño", explica la doctora Rachel Beatty, de la Universidad de Galway y coautora principal del estudio.
Rachel Beatty: "Quería adaptar la administración de fármacos a las personas, pero primero necesitaba crear un método para detectar la respuesta del cuerpo extraño"
En origen, el grupo de investigadores desarrolló dispositivos flexibles de primera generación, que se conocen como implantes robóticos blandos, para mejorar la administración de fármacos en los tratamientos. Sin embargo, esta tecnología no tiene en cuenta cómo reacciona cada paciente de forma individual, ni la naturaleza progresiva de la fibrosis, que produce la acumulación de tejido cicatricial en torno al dispositivo. Esto hace que la herramienta quede encapsulada y no pueda cumplir con su función.
Para solucionar esto, trabajaron con inteligencia artificial, volviéndola sensible al entorno del implante. El objetivo era que la herramienta se pudiera defender del impulso natural del cuerpo de rechazar un objeto extraño, haciendo que el dispositivo sea más duradero.
“Imagine un implante terapéutico que también pueda detectar su entorno y responder según sea necesario utilizando inteligencia artificial; este enfoque podría generar cambios revolucionarios en la administración de fármacos implantables para una variedad de enfermedades crónicas”, añade la doctora.
De este modo, implementaron la técnica conocida como mecanoterapia, un mecanismo que ayuda a reducir la formación de tejido cicatricial. Para lograrlo, implantes robóticos blandos realizan movimientos regulares en el cuerpo, como inflar y desinflar. Por otro lado, el dispositivo integra una membrana que detecta el bloqueo de los poros a causa del tejido cicatricial. A medida que las células y los materiales que producen bloquean las señales eléctricas de la membrana, esta lo detecta.
“La tecnología que hemos desarrollado, mediante el uso de robótica blanda, aumenta el potencial de los dispositivos implantables para permanecer en el cuerpo de un paciente durante períodos prolongados”, señala la coautora principal del estudio.
Garry Duffy: "Nuestro descubrimiento podría proporcionar una dosificación consistente y receptiva durante largos períodos, sin la participación del médico"
Además, implementaron un algoritmo de aprendizaje automático para predecir el número y la fuerza de actuación necesarios para lograr una dosificación constante del fármaco, independientemente del nivel de fibrosis presente.
El potencial del dispositivo para liberar fármacos a lo largo del tiempo fue comprobado mediante simulaciones por ordenador. Con ello descubrieron que cambiar la fuerza y el número de veces que se obligaba al dispositivo a moverse o cambiar de forma permitía que el dispositivo liberara más fármaco, lo que ayudaba a evitar la acumulación de tejido cicatricial.
Este avance puede allanar el camino para crear implantes de circuito cerrado independientes, que no solo reduzcan la encapsulación fibrótica, sino que la detecten con el tiempo y ajusten la liberación de fármacos en respuesta a ello. “Ésta es una nueva área de investigación que puede tener implicaciones en otros lugares y no se limita únicamente al tratamiento de la diabetes. Nuestro descubrimiento podría proporcionar una dosificación consistente y receptiva durante largos períodos, sin la participación del médico, mejorando la eficacia y reduciendo la necesidad de reemplazar el dispositivo debido a la fibrosis”, concluye el profesor Garry Duffy, catedrático de Anatomía y Medicina Regenerativa de la Universidad de Galway y autor principal del estudio.