“Bubble bots” microrobots that identify and attack tumors within the body/“Bubble bots” microrobots que identifican y atacan tumores dentro del organismo
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While we often picture robots like C-3PO, there are many other design and functional alternatives that can also be incredibly helpful. Today we'll talk about "bubble bots," experimental bubble-shaped microrobots made of biocompatible proteins designed to transport drugs and autonomously target tumors within the body, where they burst open and release the treatment directly into the cancerous tissue.
Aunque generalmente cuando hablamos de robots nos imaginamos algo parecido a C3PO, existen muchas otras alternativas de diseño y funcional que también nos pueden ayudar enormemente. Hoy hablaremos de los "bubble bots", microrrobots experimentales con forma de burbuja, hechos de proteínas biocompatibles con nuestro organismo y diseñados para transportar fármacos y dirigirse de forma autónoma a tumores dentro del cuerpo, donde se rompen y liberan el tratamiento directamente en el tejido canceroso.
Obviously, we're not talking about metallic robots, however small they may be, but rather microscopic bubbles (much smaller than a grain of sand) made of proteins and coated with enzymes, and sometimes with a load of antitumor drugs inside or on their surface. All the materials are biocompatible and, once they perform their function, they degrade in the body, minimizing toxicity and facilitating large-scale manufacturing.
Obviamente no estamos hablando de robots metálicos por pequeños que sean, sino que son burbujas microscópicas (mucho más pequeñas que un grano de arena) formadas por proteínas y recubiertas con enzimas y, a veces, con una carga de fármacos antitumorales en su interior o superficie. Todos los materiales son biocompatibles y una vez que realizan su función, se degradan en el organismo, buscando minimizar toxicidad y facilitar la fabricación a gran escala.
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The enzyme urease attaches to them, reacting with urea, which is naturally present in the body, producing ammonia and carbon dioxide. This generates a small "chemical motor" that propels the bubble. This active movement allows them to travel through biological fluids such as urine or tissue fluids without the need for external magnets, lasers, or other external guidance systems. Tumors and inflamed areas produce more hydrogen peroxide than healthy tissue.
Se les acopla la enzima ureasa, que reacciona con la urea que está presente de forma natural en el cuerpo, produciendo amoniaco y dióxido de carbono; esto genera un pequeño “motor químico” que impulsa la burbuja. Ese movimiento activo les permite desplazarse en fluidos biológicos como la orina o fluidos tisulares sin necesidad de imanes externos, láseres u otros sistemas de guiado desde fuera. Los tumores y zonas inflamadas producen más peróxido de hidrógeno que los tejidos sanos.
To take advantage of this, another enzyme, catalase, is attached to the surface of some bubble bots. This enzyme breaks down hydrogen peroxide into water and oxygen. The bubbles then move by chemotaxis toward areas with higher concentrations of peroxide—that is, toward the tumor. In this way, the robot behaves “intelligently,” navigating itself toward the tumor without medical imaging or external control—a process researchers call “tumor chemotaxis.” Once accumulated within the tumor, the bubble bots can be loaded with chemotherapy drugs or other antitumor agents that are released locally.
Para aprovechar esto, a la superficie de algunos bubble bots se une otra enzima, catalasa, que descompone el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno; las burbujas se mueven por quimiotaxis hacia las zonas con mayor concentración de peróxido, es decir, hacia el tumor. Así, el robot se comporta de manera “inteligente”: navega solo hacia el tumor sin imágenes médicas ni control externo, un proceso que los investigadores denominan “quimiotaxis tumoral”. Una vez acumulados en el tumor, los bubble bots pueden cargarse con fármacos quimioterapéuticos u otros agentes antitumorales que se liberan localmente.
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Researchers use focused ultrasound to burst bubbles at the tumor site. This sudden rupture releases the drug, and the mechanical wave also helps the medication penetrate the tumor mass more effectively. In mouse models of bladder cancer, this strategy reduced tumor weight by approximately 60% in 21 days compared to using the drug alone without bubble bots. Currently, bubble bots have only been tested in animal models and are not yet available as a treatment for humans.
Los investigadores usan ultrasonidos focalizados para hacer estallar las burbujas en el sitio tumoral, esa rotura súbita libera el fármaco y, además, la onda mecánica ayuda a que el medicamento penetre mejor en la masa tumoral. En modelos de ratón con cáncer de vejiga, esta estrategia logró reducir aproximadamente un 60% el peso de los tumores en 21 días frente a usar solo el fármaco sin bubble bots. Por ahora, los bubble bots se han probado en modelos animales y aún no son un tratamiento disponible para humanos.
They are currently in the preclinical research phase and still face challenges, including ensuring controlled distribution in large organs, verifying their long-term safety, and standardizing production for clinical use. For similar medical microrobot technologies, reviews and roadmaps estimate that moving from animal testing to routine clinical use could take 10–15 years due to safety, scaling, and regulatory requirements, so for now we will have to wait.
De momento están en fase de investigación pre clínica y aún quedan retos por resolver entre los que se incluyen asegurar una distribución controlada en órganos grandes, comprobar su seguridad a largo plazo y estandarizar la producción para uso clínico. Para tecnologías similares de microrrobots médicos, revisiones y hojas de ruta estiman que pasar de pruebas en animales a uso clínico rutinario puede llevar 10–15 años, por los requisitos de seguridad, escalado y regulación, así que por ahora tendremos que esperar.
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https://interestingengineering.com/ai-robotics/enzymatic-microbubble-robots-drug-delivery