PILLSID: un robot ingerible que administra insulina sin agujas externas

Imagine un cohete de carga que despega hacia el espacio y se acopla a la Estación Espacial Internacional. El cohete se aproxima a la estación y se fija con un cierre hermético para poder transferir suministros. Ahora imagine una versión en miniatura de este proceso que tiene lugar dentro de su organismo. 

Investigadores de Italia anunciaron en agosto de 2021 que habían creado un sistema robótico capaz de realizar este tipo de «entregas» útiles, que funciona por completo dentro del intestino. El sistema incluye un robot que administra insulina, implantado quirúrgicamente en la cavidad abdominal, y cápsulas que se tragan y que suministran insulina al dispositivo. 

Los desarrolladores del robot probaron su sistema en tres cerdos con diabetes. Según los resultados publicados en la revista Science Robotics, el sistema controló con éxito el nivel de glucosa en sangre de los cerdos durante varias horas. «Puede resultar inquietante pensar en una estación de acoplamiento dentro del organismo, pero funcionó», declaró Arianna Menciassi, autora del artículo y catedrática de robótica biomédica e bioingeniería en la Escuela Superior de Estudios Avanzados Sant’Anna de Pisa. 

«En este estudio describimos un prototipo de PILLSID. Las piezas clave del dispositivo se han comprobado tanto por separado como dentro del dispositivo integrado a nivel preclínico. Demostramos que el mecanismo de recarga funciona de forma eficaz y que el nivel de glucosa en sangre puede regularse con seguridad en cerdos con diabetes. El robot pesa 165 g y mide 78x63x35 mm, lo que es comparable a los dispositivos implantables comerciales, pero al mismo tiempo resuelve problemas críticos urgentes relacionados con el llenado del depósito y la alimentación», indica el material científico. 

En el sistema del equipo de Menciassi, un dispositivo del tamaño de un teléfono plegable se implanta quirúrgicamente a lo largo de la pared grande conectada al intestino delgado. El robot suministra insulina al líquido de ese espacio. Cuando se acaba el medicamento del depósito, una cápsula magnética llena de insulina se desplaza para rellenarlo. 

En teoría, el procedimiento de recarga funcionaría en personas de la siguiente manera: el paciente traga una cápsula como una pastilla normal y esta avanza de forma natural por el aparato digestivo hasta llegar a la zona del intestino delgado donde se colocó el implante. Mediante campos magnéticos, el implante atrae la cápsula, la gira y la fija en la posición correcta. Después, el robot perfora la cápsula con una aguja extensible e inyecta insulina en su depósito. La aguja también debe atravesar una fina capa de tejido intestinal para llegar a la cápsula. 

En total, el implante contiene cuatro actuadores que controlan el acoplamiento, la perforación con la aguja, el volumen del depósito y la aspiración, además de una bomba. El motor encargado del acoplamiento hace girar un imán para colocar la cápsula en su sitio. Los autores afirman que el diseño se inspiró en los sistemas de sujeción industriales y en los robots de inspección de tuberías. 

Tras administrar la insulina, el implante libera la cápsula, que puede seguir su recorrido natural por el tubo digestivo y ser expulsada del organismo. Los campos magnéticos que controlan el acoplamiento y la liberación de la cápsula se gestionan de forma inalámbrica mediante un dispositivo externo de programación y pueden activarse o desactivarse. La batería del implante se recarga de forma inalámbrica con un dispositivo externo. 

Este sistema de administración podría ser útil para personas con diabetes tipo 1, en especial para quienes deben inyectarse insulina varias veces al día. Las bombas de insulina se venden comercialmente, pero requieren un equipo externo que suministra el fármaco a través de un tubo o una aguja que atraviesa la piel. También existen bombas de insulina implantables, pero deben rellenarse mediante un tubo que sale del cuerpo, lo que provoca infecciones bacterianas; por ello, sistemas de este tipo no se han popularizado. 

Según Menciassi, un sistema totalmente implantable que se rellena con una pastilla eliminaría la necesidad de tubos externos y de equipos adicionales. Los autores señalan que este mecanismo también podría ser útil para administrar fármacos contra otras enfermedades, especialmente en la quimioterapia de personas con cáncer de ovario, páncreas, estómago y colon. 

Como siguiente paso, los autores trabajan en un sellado más fiable del dispositivo implantado. «En algunos cerdos observamos que los fluidos corporales entraban en el robot», explicó Menciassi. Según ella, algunas fugas probablemente se producen durante el acoplamiento, cuando la aguja sale del implante. Cuando el equipo probó antes el dispositivo en agua no hubo fugas, pero el cuerpo humano es mucho más complejo. 

Crear robots totalmente implantables que sustituyan o restauren procesos fisiológicos es un gran desafío en la robótica médica. 

Aunque probablemente pasará algún tiempo antes de que el sistema de los científicos italianos llegue a los hospitales, los dispositivos capaces de satisfacer necesidades médicas desde el interior del cuerpo podrían volverse cada vez más comunes. Por ejemplo, en 2016 el Instituto Tecnológico de Massachusetts presentó un robot de origami que puede recoger objetos del interior del intestino.