Τα μαγνητικά μικρορομπότ υπόσχονται τη θεραπεία ανευρυσμάτων και όγκων εγκεφάλου – Physics World

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours-physics-world.jpg" data-caption="Remote control Σχηματική απεικόνιση (επάνω πίνακα) πώς τα microfibrebots μπορούν να αγκυροβολούν σε ένα αιμοφόρο αγγείο, να πλοηγούνται μέσω ελικοειδούς πρόωσης, να επιμηκύνονται για να περάσουν μέσα από στενές περιοχές και να συσσωματώνονται για να εμποδίζουν τη ροή του αίματος. Πιθανές εφαρμογές (κάτω πάνελ) περιλαμβάνουν εμβολισμό σπειρών ανευρυσμάτων και όγκων και εκλεκτικό εμβολισμό σωματιδίων όγκων. (Ευγενική προσφορά: Jianfeng Zang, HUST)” title=”Κάντε κλικ για να ανοίξετε την εικόνα στο αναδυόμενο παράθυρο” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/magnetic-microbots-show-promise-for- treating-aneurysms-and-brain-tumors-physics-world.jpg”>

Μια ομάδα ερευνητών στην Κίνα ανέπτυξε νέα «microfibrebots» με μαγνητική περιέλιξη και τα χρησιμοποίησε για να εμβολίσει την αρτηριακή αιμορραγία σε ένα κουνέλι – ανοίγοντας το δρόμο για μια σειρά ελεγχόμενων και λιγότερο επεμβατικών θεραπειών για ανευρύσματα και όγκους εγκεφάλου.

Όταν προσπαθούν να σταματήσουν την αιμορραγία στα ανευρύσματα ή να ανακόψουν τη ροή του αίματος στους όγκους του εγκεφάλου (μια διαδικασία γνωστή ως εμβολισμός), οι χειρουργοί γενικά περνούν έναν λεπτό καθετήρα μέσω της μηριαίας αρτηρίας και τον περιηγούνται μέσω των αιμοφόρων αγγείων για να χορηγήσουν εμβολικούς παράγοντες. Αν και χρησιμοποιούνται ευρέως, αυτοί οι καθετήρες είναι δύσκολο να οδηγηθούν μέσα από πολύπλοκα αγγειακά δίκτυα.

Σε μια προσπάθεια να αντιμετωπίσει αυτή την πρόκληση, μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong (HUST) δημιούργησε μικροσκοπικά μαγνητικά, μαλακά ρομπότ μικροϊνών που μπορούν να πραγματοποιήσουν τέτοιες διαδικασίες από απόσταση. Οι συσκευές, κατασκευασμένες από μαγνητισμένη ίνα στριμμένη σε σχήμα έλικας, μπορούν να χωρέσουν σε μια σειρά διαφορετικών μεγεθών αγγείων και να κινούνται κατά μήκος με τιρμπουσόν όταν εκτίθενται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Τα αποτελέσματα της έρευνας, που παρουσιάζονται στο Επιστήμη Ρομποτική, επιδεικνύουν πώς οι συσκευές χρησιμοποιήθηκαν επιτυχώς για τον περιορισμό της αρτηριακής αιμορραγίας σε ένα κουνέλι.

Ως συν-συγγραφέας Τζιανφένγκ Ζανγκ εξηγεί, τα microfibrebots κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας θερμική ενέργεια για να τραβήξουν μαγνητικά μαλακά σύνθετα υλικά σε μικροΐνες, οι οποίες στη συνέχεια «μαγνητίζονται και διαμορφώνονται για να τους δώσουν ελικοειδή μαγνητική πολικότητα». Με τον έλεγχο του μαγνητικού πεδίου, το μαγνητικό ρομπότ μαλακών μικροϊνών επέδειξε αναστρέψιμο μορφολογικό μετασχηματισμό (επιμήκυνση ή συσσώρευση) και σπειροειδή πρόωση μέσω της ροής του αίματος (τόσο προς τα ανάντη όσο και προς τα κάτω). Αυτό του επιτρέπει να πλοηγείται μέσα από πολύπλοκα αγγειακά συστήματα και να εκτελεί ρομποτικό εμβολισμό στην περιοχή κάτω του χιλιοστού.

«Το άρθρο δείχνει πώς αποδώσαμε in vitro εμβολισμός ανευρυσμάτων και όγκων σε ένα νευροαγγειακό μοντέλο και πραγματοποίησε ρομποτική πλοήγηση και εμβολισμό υπό ακτινοσκόπηση σε πραγματικό χρόνο σε ίη νίνο μοντέλο μηριαίας αρτηρίας κουνελιού», λέει ο Zang. «Αυτά τα πειράματα καταδεικνύουν την πιθανή κλινική αξία αυτής της εργασίας και ανοίγουν το δρόμο για μελλοντικές χειρουργικές επιλογές εμβολισμού με τη βοήθεια ρομπότ».

Λειτουργία αγκύρωσης

Σύμφωνα με τον πρώτο συγγραφέα Xurui Liu, φοιτητή διδάκτορα στο HUST, κάθε microfibrebot έχει μια λειτουργία αγκύρωσης, παρόμοια με αυτή ενός αγγειακού stent, επιτρέποντάς του να αγκυρώνεται σταθερά στο εσωτερικό τοίχωμα των αιμοφόρων αγγείων μέσω τριβής επαφής για να αποφευχθεί η έκπλυση από η ροή του αίματος.

«Η ελικοειδής κατανομή μαγνήτισής του παρέχει στο ρομπότ μικροϊνών μια καθαρή κατεύθυνση μαγνήτισης κατά μήκος του κεντρικού του άξονα. Εφαρμόζοντας ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο σύμφωνο με την κατεύθυνση της καθαρής κατεύθυνσης μαγνήτισης, το ρομπότ μπορεί να επιμηκυνθεί», λέει.

«Αντίθετα, όταν το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο είναι αντίθετο από την κατεύθυνση της καθαρής μαγνήτισης, το ρομπότ θα συγκεντρωθεί», προσθέτει. «Η απαλότητα και η υψηλή στιβαρότητα αυτού του ρομπότ μικροϊνών διασφαλίζει ότι η λειτουργία μορφολογικής ανακατασκευής του παραμένει πλήρως αναστρέψιμη μετά από περισσότερους από χίλιους κύκλους συσσωμάτωσης και επιμήκυνσης».

Υποσχόμενη εναλλακτική

Σε αντίθεση με τα μαγνητικά μαλακά ρομπότ που αναφέρθηκαν σε προηγούμενη έρευνα, ο Zang επιβεβαιώνει ότι τα χαρακτηριστικά κατεύθυνσης ελικοειδούς μαγνήτισης των νέων ρομπότ επιτρέπουν στους τρόπους παραμόρφωσης και κίνησης τους να αποσυνδεθούν ορθογώνια ανεξάρτητα από το μαγνητικό πεδίο ελέγχου, παρέχοντας «μοναδική ευελιξία ελέγχου μαγνητικού πεδίου».

«Αυτό το χαρακτηριστικό όχι μόνο επιτρέπει σε ένα ρομπότ μικροϊνών να κινείται με υψηλή ταχύτητα ενάντια στη ροή του αίματος υπό τη δράση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, αλλά επιτρέπει επίσης τον ανεξάρτητο έλεγχο του σχήματος και της κίνησης πολλαπλών ρομπότ μικροϊνών», εξηγεί ο Zang.

«Επιπλέον, αυτές οι συσκευές είναι συμβατές με επεμβατικούς καθετήρες που χρησιμοποιούνται συνήθως για να μεγιστοποιήσουν τις δυνατότητές τους για χρήση σε κλινικές συνθήκες», προσθέτει.

Αντιμέτωποι με τις προκλήσεις των παραδοσιακών μεθόδων, όπως ο εμβολισμός με καθετήρα – ιδιαίτερα όσον αφορά τους λειτουργικούς περιορισμούς και την ανεπαρκή ακρίβεια, καθώς και τους κινδύνους για την υγεία που σχετίζονται με την έκθεση των γιατρών σε ακτινοβολία για μεγάλες χρονικές περιόδους (από την καθοδήγηση ακτίνων Χ σύστημα) – Η Zang επισημαίνει ότι η ανάπτυξη της τεχνολογίας μαγνητικών microfibrebot παρέχει στους κλινικούς γιατρούς ένα νέο μέσο για τη βελτίωση των υπαρχουσών θεραπειών.

«Η ανάπτυξη των microfibrebots παρέχει μια νέα προοπτική για τη θεραπεία αγγειακού εμβολισμού και δείχνει δυνατότητες εφαρμογής στην ελάχιστα επεμβατική τεχνολογία χειρουργικής θεραπείας. Αυτή η τεχνολογία παρέχει ένα αποτελεσματικό συμπλήρωμα ή εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή τεχνολογία εμβολισμού καθετήρα ελέγχοντας με ακρίβεια την απόφραξη της ροής του αίματος», λέει.

Ο Zang σημειώνει ότι ενώ αυτή η τεχνολογία δείχνει δυνατότητες, υπάρχουν ακόμα προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν πριν από την κλινική της εφαρμογή. Αυτά περιλαμβάνουν τη δομική βελτιστοποίηση των microfibrebots, την αύξηση της βιοσυμβατότητας των υλικών και την ανάπτυξη συστημάτων εντοπισμού και παρακολούθησης αιμοφόρων αγγείων. «Η ερευνητική ομάδα εργάζεται για να αντιμετωπίσει αυτά τα βασικά ζητήματα για να προωθήσει την εφαρμογή της τεχνολογίας», προσθέτει.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours/