Magnetilised mikrobotid näitavad lubadust aneurüsmide ja ajukasvajate raviks – 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="Pult Schematic showing (top panel) how microfibrebots can anchor to a blood vessel, navigate via helical propulsion, elongate to pass through narrow regions and aggregate to block blood flow. Potential applications (bottom panel) include coil embolization of aneurysms and tumours, and selective particle embolization of tumours. (Courtesy: Jianfeng Zang, HUST)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours-physics-world.jpg”>

Hiina teadlaste meeskond on välja töötanud uudsed magnetiliselt kerivad "mikrofibrebotid" ja kasutanud neid küülikute arteriaalse verejooksu emboliseerimiseks, sillutades teed paljudele kontrollitavatele ja vähem invasiivsetele aneurüsmide ja ajukasvajate ravimeetoditele.

Püüdes peatada verejooksu aneurüsmide korral või peatada verevoolu ajukasvajatesse (see on protsess, mida nimetatakse emboliseerimiseks), juhivad kirurgid tavaliselt õhukese kateetri läbi reiearteri ja liiguvad see läbi veresoonte, et anda emboolia aineid. Kuigi neid kateetreid kasutatakse laialdaselt, on neid keeruline läbi keeruliste veresoonte võrgustike juhtida.

Selle väljakutsega tegelemiseks on Huazhongi teadus- ja tehnoloogiaülikooli teadlaste meeskond (HUST) lõi pisikesed magnetilised pehmed mikrokiudbotid, mis suudavad selliseid protseduure kaugjuhtimisega läbi viia. Seadmed, mis on valmistatud spiraalikujuliseks keeratud magnetiseeritud kiust, mahuvad erineva suurusega anumatesse ja liiguvad välise magnetväljaga kokkupuutel korgitseriga. Uuringu tulemused, mis on esitatud aastal Teaduse roboticsdemonstreerida, kuidas seadmeid edukalt kasutati küülikute arteriaalse verejooksu peatamiseks.

Kaasautorina Jianfeng Zang selgitab, et mikrokiudbotid valmistatakse soojusenergia abil magnetiliste pehmete komposiitmaterjalide tõmbamiseks mikrokiududeks, mis seejärel "magnetiseeritakse ja vormitakse, et anda neile spiraalne magnetiline polaarsus". Magnetvälja juhtimisega demonstreeris magnetiline pehme mikrokiudrobot pöörduvat morfoloogilist transformatsiooni (pikenemist või agregatsiooni) ja spiraalset tõukejõudu verevoolu kaudu (nii üles- kui allavoolu). See võimaldab navigeerida läbi keeruliste veresoonte süsteemide ja teostada robotite emboliseerimist submillimeetrises piirkonnas.

"Artikkel näitab, kuidas meil läks vitro aneurüsmide ja kasvajate emboliseerimine neurovaskulaarses mudelis ning robot-navigeerimine ja emboliseerimine reaalajas fluoroskoopias. in vivo küüliku reiearteri mudel, ”ütleb Zang. "Need katsed näitavad selle töö potentsiaalset kliinilist väärtust ja sillutavad teed tulevastele roboti abil emboliseerimiskirurgilistele võimalustele."

Ankurdusfunktsioon

Esimese autori, HUSTi doktorandi Xurui Liu sõnul on igal mikrokiudbotil ankurdusfunktsioon, mis on sarnane vaskulaarse stendi omaga, võimaldades selle kontakthõõrdumise kaudu stabiilselt veresoonte siseseina külge kinnitada, et vältida selle ära pesemist. verevoolu.

"Selle spiraalne magnetiseerimisjaotus tagab mikrokiudrobotile netomagnetiseerimissuuna piki selle kesktelge. Rakendades välist magnetvälja, mis on kooskõlas võrgu magnetiseerimissuuna suunaga, saab robotit pikendada, " ütleb ta.

"Kui väline magnetväli on vastupidine võrgu magnetiseerimise suunale, siis robot koguneb," lisab ta. "Selle mikrokiudroboti pehmus ja kõrge vastupidavus tagavad, et selle morfoloogilise rekonstrueerimise funktsioon jääb enam kui tuhande agregatsiooni- ja pikenemistsükli järel täielikult pöörduvaks."

Paljutõotav alternatiiv

Erinevalt varasemates uuringutes teatatud magnetilistest pehmetest robotitest kinnitab Zang, et uute robotite spiraalsed magnetiseerimissuuna omadused võimaldavad nende deformatsiooni- ja liikumisrežiime juhtmagnetväljast sõltumatult ortogonaalselt lahti siduda, pakkudes "unikaalset magnetvälja juhtimise paindlikkust".

"See funktsioon mitte ainult ei võimalda ühel mikrokiudrobotil liikuda pöörleva magnetvälja toimel suurel kiirusel vastu verevoolu, vaid võimaldab ka sõltumatult juhtida mitme mikrokiudroboti kuju ja liikumist," selgitab Zang.

"Lisaks on need seadmed ühilduvad tavaliselt kasutatavate sekkumiskateetritega, et maksimeerida nende potentsiaali kliinilistes tingimustes kasutamiseks," lisab ta.

Seistes silmitsi traditsiooniliste meetodite, nagu kateetril põhinev emboliseerimine, väljakutsetega – eelkõige seoses nende toimimispiirangute ja ebapiisava täpsusega, aga ka terviseriskidega, mis on seotud arstide pikaajalise kiirgusega kokkupuutumisega (röntgenijuhistest). süsteem) – Zang juhib tähelepanu sellele, et magnetilise mikrofibreboti tehnoloogia arendamine annab arstidele uued vahendid olemasolevate ravimeetodite täiustamiseks.

"Mikrofibrebotide arendamine annab uue perspektiivi veresoonte embolisatsiooniraviks ja näitab rakenduspotentsiaali minimaalselt invasiivses kirurgilises ravitehnoloogias. See tehnoloogia pakub tõhusat täiendust või alternatiivi traditsioonilisele kateetri emboliseerimise tehnoloogiale, kontrollides täpselt verevoolu oklusiooni,“ ütleb ta.

Zang märgib, et kuigi sellel tehnoloogial on potentsiaali, on enne selle kliinilist rakendamist veel väljakutseid ületada. Nende hulka kuuluvad mikrokiudrobotite struktuurne optimeerimine, materjalide biosobivuse suurendamine ning veresoonte positsioneerimis- ja jälgimissüsteemide arendamine. "Uurimisrühm tegeleb nende võtmeprobleemidega, et edendada tehnoloogia rakendamist, " lisab ta.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours/