Pané: “Amb micro i nanorobots magnètics es pot fer medicina mínimament invasiva”

Aconseguir fer arribar un micro i nanorobot al coàgul provocat per un ictus i ajudar a dissoldre’l. És un exemple de l’ús d’aquesta tecnologia en biomedicina que treballen al Multi-Scale Robotics Lab de l'ETH Zürich, un centre codirigit pel químic i doctor en Electroquímica Salvador Pané i Vidal (Barcelona, 1980). L’equip de Pané està desenvolupant micro i nanorobots magnetoelèctrics per poder-los utilitzar, sense fils, com a solucions mínimament invasives en malalties. Les neurovasculars serien un exemple. Aquesta trajectòria va protagonitzar la seva conferència durant la Nit de la Robòtica 2022, dijous passat, organitzada per Enginyers Industrials de Catalunya. En aquesta entrevista a Fulls d’Enginyeria Pané – que també té la seva faceta de músic- ens explica els reptes que depara el futur en aquestes malalties.

             

Al laboratori esteu desenvolupant micro i nanorobots magnetoelèctrics que permeten l'electrostimulació sense fils de teixits del sistema nerviós central, i microrobots per al tractament de malalties neurovasculars. Però anem a pams... ens ho expliques?

El nostre laboratori és pioner en els micro i nanorobots magnètics, que funcionen sense fils. Treballem amb la idea d’implantar una estructura magnètica dins el cos, moure-la o realitzar d’altres tasques amb aquests camps magnètics com poden ser carregar o descarregar un fàrmac, electroestimular teixit, fer una biòpsia, fer un anàlisi localitzat d’un marcador tumoral... Es tracta d’utilitzar la tecnologia dels micro i nanorobots magnètics per fer medicina mínimament invasiva.

Per tant, treballeu sempre amb una visió d’aplicacions biomèdiques reals...

Tenim una línia per neteja d’aigües però bàsicament nosaltres invertim els esforços en aplicacions biomèdiques. De fet, la idea de micro nanorobots no és d’ara, sinó que ja el premi Nobel de Física Richard Feynman, citant un amic seu en una xerrada va suggerir la idea que un dispositiu operés dins el cos per tractar una condició mèdica.

Operar és una d’aquestes aplicacions concretes?

N’hi ha diverses. Estem treballant amb tractament de l’ictus per enviar un robot que pugui dissoldre un coàgul, per exemple. També en electroestimulació cel·lular. Aquí hi hauria els magnetoelèctrics: el camp magnètic es pot fer servir per moure, però també per excitar-lo elèctricament, provocar una polarització elèctrica i regenerar teixit. Així pots aconseguir que les neurones es diferenciïn i aplicar-ho, per exemple, a una lesió de la medul·la espinal. Intentar enviar el robot on hi ha la lesió i electroestimular-lo magnèticament. Hem demostrat que els camps magnètics aplicats a estructures magnetoèlectriques ajuden les cèl·lules mare a diferenciar-se.

 

Salvador Pané

 

Però això està encara només al camp de la investigació?

Estem en el punt de de començar assajos clínics. Actualment estem identificant les àrees on els micro i nanorobots poden actuar. Un seria el tractament de l’ictus, un altre el tractament de lesions medul·lars. Ara estem precisament intentar reunir tota la informació necessària per fer experiments en models animals. Algunes de les preguntes que ens fem al nostre grup és, ara que hem demostrat això, com seria un procediment mèdic? Com els implantes? Xeringa, catèter? Doncs depèn molt de l’aplicació. El primer projecte en que vaig treballar va ser un microrobot per a aplicacions oftalmològiques. El posàvem en una agulla que permetia injectar estructures sense sutura. I aleshores, injectàvem el microrobot tubular magnètic carregat amb un fàrmac a l’ull d’un conill. Aquest va ser un dels primers projectes de microrobots a nivell mundial i el primer en el qual vaig treballar-hi jo. En vam aprendre diverses coses com ara com es mouen els microrobots a l’humor vitri, quins materials es poden fer servir i si causen o no inflamació. També vam aprendre a mirar la histologia, etc., i vam aprendre una sèrie d’aspectes que ara serveixen per altres aplicacions.

Sentint-te parlar pot semblar ciència ficció, però no hi devem ser tant  lluny, no?

Bè, està passant. El nostre grup ja ha treballat amb catèters robòtics guiats magnèticament. No eren sense fils, però podíem controlar el moviment d’un catèter a través de camps magnètics. De fet, vam fer ablació cardíaca amb porcs.  Ara cal utilitzar aquests catèters perquè puguin injectar microrobots prop de la zona on han d’actuar. Per aquesta raó, també tenim una línia de recerca en catèters miniaturitzats, flexibles i controlables i el que fem actualment és dissenyar els materials i elements que componen aquests catèters.

Es pot comparar, doncs, el que feu amb un catèter actual però sense límits?

Clar, el que volem és arribar més enllà. Al final la destresa humana té un límit i volem realitzar aquestes pràctiques, primer, amb més precisió que la que pot tenir un cirurgià, o un metge, i després, ajudar-lo a poder realitzar aquestes intervencions fora del teatre d’operació i per tant, que no estigui exposat constantment a la radiació X dels escànners. Perquè la microrobòtica ajuda també a fer telecirurgia, fora del teatre d’operació i controlat amb un joystick. Amb el temps ho pots estendre a fer-ho remot, a la Telemedicina: un pot estar a Sydney i fer una operació a Tàrrega. Això serviria perquè en un hospital on no hi ha un especialista en una operació, un metge podria assistir remotament la intervenció.

Trenca els límits per totes bandes, doncs. Són desconegudes aquestes facetes de la robòtica pel gran públic?

No sé fins a quin punt la gent coneix l’àmbit de la nano i microrobotica però em va sobtar que la gent a la pandèmia es pensava que amb les vacunes introduíem xips i nanorobots a la gent per controlar-la.  Evidentment qui ho va dir no coneix les lleis d’escalat de la física, perquè precisament un dels problemes de fa dues dècades és com proveeixes de moviment una micro o nano estructura. La bateria més petita que s’ha fet fins ara té la mida d’una desena part d’un cèntim de dòlar i és massa gran per integrar-la en un nanofil o una nanopartícula. Potser quan se sent la paraula micro o nano robot hi ha concepció negativa. El que volem precisament és utilitzar els micro i nonorobots com a eines mínimament invasives per disminuir parcialment els efectes secundaris que implica injectar, per exemple, un fàrmac, sistèmicament.

S’haurà de fer pedagogia, per tant?

Sí, suposo. El robot sempre ha tingut el component de si és capaç de sobrepassar la intel·ligència humana i dominar-nos, però una de les lleis de la robòtica és que el robot no ha de fer mal a l’humà.

En un terreny més personal, ja fa bastants anys que ets a Zúric. Com hi vas fer arribar?

És una història curiosa. Jo soc químic, no enginyer robòtic, però els materials intel·ligents són clau en la micro i nanoescala. Jo feia el doctorat en fabricació de materials magnètics a la Universitat de Barcelona. Havia fet el seguiment d’un investigador, el professor Dr. Bradley Nelson, que treballava en les mateixes tècniques de fabricació als Estats Units i vaig voler demanar fer-hi fer una estada. Però l’acabaven de moure a l’ETH de Zúric i que es dedica a la micro i nanorobòtica. El vaig contactar per parlar-li de la possibilitat de visitar-lo i aplicar el coneixement en materials pel seu projecte. Així va ser com vaig entrar.

I ja t’hi has quedat?

Sí, acabada la tesi ja m’hi he quedat. I des d’aleshores he anat ampliat l’àrea de materials, materials intel·ligents, materials tous que poden canviar de forma amb estímuls externs, llum, camps magnètics. És a dir, portar el concepte d’adaptabilitat del microrobot a l’ambient per  per tal de realitzar diverses tasques. Per exemple, una Roomba quan troba un obstacle gira i canvia de trajectòria. Doncs en la micro i nanorobòtica també es busca el mateix efecte, canviar la forma del robot per, per exemple, donar-li un forma adequada perquè es mogui a través del flux sanguini. Maximitzar el contacte quan arriba el teixit, què fas? Que el tub s’obri i es desplegui perquè abarqui una part més gran de teixit i el fàrmac es reparteixi millor. Els conceptes que s’apliquen en robòtica també s’apliquen a la micro i nanorobòtica.

Amb aquesta temàtica, a Catalunya deu ser difícil treballar-hi, no?

A veure, per fer la recerca que fem aquí, necessites bastants fons. Clar, aquí, al politècnic de Zúric i en general a Suïssa, hi ha l’avantatge que els grups tenen un paquet de fons permanent més les propostes que fem nosaltres. Però es necessita molta inversió, perquè és multidisciplinari i això implica que es necessiten professionals de tot tipus, enginyers mecànics, elèctrics, informàtics, químics, biòlegs, professionals mèdics... Realitzar aquesta recerca a Catalunya si no es crea un centre amb certs fons permanents i pugui permetre realitzar això seria complicat. No dic impossible. Però una cosa és moure’s a un ritme relativament ràpid i una altra és estar a la cua, anar més lentament. Si Catalunya volgués invertir en micro o nano robòtica crec que no tindria més remei que crear un centre així i destinar-hi fons.

Com creus que haurien de ser les polítiques públiques a casa nostra per igualar-nos a països com el vostre?

Catalunya ha estat pionera en molts aspectes de voler facilitar la recerca, ICREA n’és un exemple. Tot i que crec que podria ser més flexible i que se li hauria de destinar més diners. I no tot és una qüestió de sou, sinó de pressupost. ICREA ha estat un èxit perquè molts investigadors s’han fet famosos al programa i després han marxat. És molt galdós, però és així. És difícil competir amb Suïssa, però crec que Catalunya ha fet coses molt bones, però encara hi ha moltes coses per fer.

Tot és qüestió de pressupost?

Si i no. El pressupost ajuda però hi ha d’haver un líder amb bones idees i plantegi les preguntes de recerca adequades. Cal pressupost però cal bona formació. Ahir em vaig escandalitzar de llegir que el nivell d’educació en matemàtiques i altres branques de la ciència és baix. Això és alarmant perquè si ara el baixem es traduirà en els propers anys. Són generacions difícils de salvar i per tant, s’ha de fer alguna cosa.

Per acabar et volia preguntar per la teva dedicació a la música...

(Riu) No vull dir que és una afició perquè és una part important de la meva vida. Vaig començar a estudiar música una mica tard amb un tiet. Després em vaig apuntar a una acadèmia de música va arribar un moment que no em podia dedicar a estudiar Chopin i Bach. Però no ho deixo. I un amic poeta m’embranca a musicar-li els poemes. Ja tinc tres CDs, i ara en trauré un altre amb un altre poeta. La música està en una freqüència i els microrobots també els manipules amb certes freqüències magnètiques. Tot al final és freqüència i harmonia.

 

El contingut d'aquest camp es manté privat i no es mostrarà públicament.
CAPTCHA
This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.