میکروربات های مغناطیسی نویدبخش درمان آنوریسم و ​​تومورهای مغزی هستند - دنیای فیزیک

میکروربات های مغناطیسی نویدبخش درمان آنوریسم و ​​تومورهای مغزی هستند - دنیای فیزیک

تمبر زمان: 14 مارس 2024، 6:00 صبح

<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="کنترل از راه دور شماتیک (پانل بالا) نشان می دهد که چگونه ربات های میکروفیبر می توانند به رگ خونی لنگر بزنند، از طریق پیشرانه مارپیچ حرکت کنند، دراز شوند تا از مناطق باریک عبور کنند و تجمع کنند تا جریان خون را مسدود کنند. کاربردهای بالقوه (پانل پایینی) شامل آمبولیزاسیون کویل آنوریسم ها و تومورها و آمبولیزاسیون ذرات انتخابی تومورها است. (با احترام: Jianfeng Zang, HUST)” title=”برای باز کردن تصویر در پنجره بازشو کلیک کنید” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/magnetic-microbots-show-promise-for- درمان-آنوریسم-و-تومور-مغزی-فیزیک-world.jpg”>ربات های میکروفیبر مغناطیسی نرم در یک رگ خونی
کنترل از راه دور شماتیک (پانل بالا) نشان می دهد که چگونه ربات های میکروفیبر می توانند به رگ خونی لنگر بزنند، از طریق پیشرانه مارپیچ حرکت کنند، دراز شوند تا از مناطق باریک عبور کنند و تجمع کنند تا جریان خون را مسدود کنند. کاربردهای بالقوه (پانل پایین) شامل آمبولیزاسیون کویل آنوریسم ها و تومورها و آمبولیزاسیون ذرات انتخابی تومورها است. (با احترام: Jianfeng Zang، HUST)

تیمی از محققین در چین "میکرو فایبر ربات" با سیم پیچ مغناطیسی جدیدی ساخته اند و از آنها برای آمبولی کردن خونریزی شریانی در خرگوش استفاده کرده اند که راه را برای طیف وسیعی از درمان های قابل کنترل و کمتر تهاجمی برای آنوریسم ها و تومورهای مغزی هموار می کند.

جراحان معمولاً هنگام تلاش برای توقف خونریزی در آنوریسم ها یا جلوگیری از جریان خون به تومورهای مغزی (فرآیندی که به عنوان آمبولیزاسیون شناخته می شود)، یک کاتتر باریک را از طریق شریان فمورال می گذرانند و آن را از طریق رگ های خونی هدایت می کنند تا عوامل آمبولیک را تحویل دهند. اگرچه این کاتترها به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند، هدایت آنها از طریق شبکه های عروقی پیچیده دشوار است.

در تلاش برای مقابله با این چالش، تیمی از محققان در دانشگاه علم و فناوری Huazhong (HUST) میکروفیبرربات های مغناطیسی و نرمی ایجاد کردند که می توانند چنین رویه هایی را از راه دور انجام دهند. این دستگاه‌ها که از یک فیبر مغناطیسی پیچیده شده به شکل مارپیچ ساخته شده‌اند، می‌توانند طیف وسیعی از اندازه‌های رگ را داشته باشند و زمانی که در معرض میدان مغناطیسی خارجی قرار می‌گیرند، به‌صورت پیچ‌پنجره حرکت می‌کنند. نتایج تحقیق ارائه شده در علوم رباتیک، نشان می دهد که چگونه دستگاه ها با موفقیت برای جلوگیری از خونریزی شریانی در خرگوش مورد استفاده قرار گرفتند.

به عنوان نویسنده مشترک جیان فنگ زنگ توضیح می‌دهد، ربات‌های میکروفیبر با استفاده از انرژی حرارتی برای کشیدن مواد کامپوزیتی نرم مغناطیسی به میکروالیاف ساخته می‌شوند، که سپس "مغناطیس شده و قالب‌گیری می‌شوند تا قطبیت مغناطیسی مارپیچی به آنها بدهند". با کنترل میدان مغناطیسی، ربات میکروفیبر مغناطیسی نرم، تبدیل مورفولوژیکی برگشت پذیر (ازدیاد طول یا تجمع) و رانش مارپیچی را از طریق جریان خون (هم در بالادست و هم پایین دست) نشان داد. این به آن اجازه می دهد تا از طریق سیستم های عروقی پیچیده هدایت شود و آمبولیزاسیون رباتیک را در ناحیه زیر میلی متری انجام دهد.

"مقاله نشان می دهد که ما چگونه عمل کردیم در شرایط in vitro آمبولیزاسیون آنوریسم ها و تومورها در یک مدل عصبی عروقی، و انجام ناوبری رباتیک و آمبولیزاسیون تحت فلوروسکوپی بلادرنگ در یک دستگاه در داخل بدن زنگ می گوید مدل شریان فمورال خرگوش. این آزمایش‌ها ارزش بالینی بالقوه این کار را نشان می‌دهد و راه را برای گزینه‌های جراحی آمبولیزاسیون به کمک ربات در آینده هموار می‌کند.»

عملکرد لنگر انداختن

به گفته نویسنده اول Xurui Liu، دانشجوی دکترا در HUST، هر ربات میکروفایبر دارای عملکردی مانند استنت عروقی است که به دیواره داخلی رگ های خونی متصل می شود تا از شسته شدن توسط اصطکاک جلوگیری شود. جریان خون

«توزیع مغناطیسی مارپیچ آن به ربات میکروفیبر جهت مغناطیسی خالص در امتداد محور مرکزی خود می‌دهد. او می گوید: با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی مطابق با جهت جهت مغناطیسی خالص، ربات می تواند کشیده شود.

او می افزاید: «برعکس، وقتی میدان مغناطیسی خارجی مخالف جهت مغناطیسی خالص باشد، ربات جمع می شود. نرمی و استحکام بالای این ربات میکروفیبر تضمین می‌کند که عملکرد بازسازی مورفولوژیکی آن پس از بیش از هزاران چرخه تجمع و طویل شدن کاملاً برگشت‌پذیر باقی می‌ماند.

جایگزین امیدوار کننده

برخلاف ربات‌های نرم مغناطیسی که در تحقیقات قبلی گزارش شده‌اند، زنگ تأیید می‌کند که ویژگی‌های جهت مغناطیسی مارپیچ ربات‌های جدید، تغییر شکل و حالت‌های حرکتی آن‌ها را قادر می‌سازد که مستقل از میدان مغناطیسی کنترل، به‌طور متعامد جدا شوند و «انعطاف‌پذیری کنترل میدان مغناطیسی منحصربه‌فردی» را ارائه دهند.

زانگ توضیح می‌دهد: «این ویژگی نه تنها به یک ربات میکروفیبر اجازه می‌دهد تا با سرعت بالا بر خلاف جریان خون تحت تأثیر میدان مغناطیسی چرخان حرکت کند، بلکه کنترل مستقل شکل و حرکت ربات‌های میکروفیبر متعدد را نیز امکان‌پذیر می‌سازد».

وی می افزاید: «علاوه بر این، این دستگاه ها با کاتترهای مداخله ای رایج سازگار هستند تا پتانسیل خود را برای استفاده در محیط های بالینی به حداکثر برسانند.

مواجهه با چالش‌های روش‌های سنتی مانند آمبولیزاسیون مبتنی بر کاتتر - به‌ویژه از نظر محدودیت‌های عملیاتی و دقت ناکافی، و همچنین خطرات سلامتی مربوط به قرار گرفتن پزشکان در معرض تشعشعات طولانی مدت (از راهنمایی اشعه ایکس) سیستم) – Zang اشاره می‌کند که توسعه فناوری میکروفیبرربات مغناطیسی ابزار جدیدی را برای بهبود درمان‌های موجود در اختیار پزشکان قرار می‌دهد.

«توسعه ربات‌های میکروفیبر چشم‌انداز جدیدی برای درمان آمبولیزاسیون عروقی ارائه می‌کند و پتانسیل کاربرد در فناوری درمان جراحی با حداقل تهاجم را نشان می‌دهد. این فناوری با کنترل دقیق انسداد جریان خون، مکمل یا جایگزین موثری برای فناوری آمبولیزاسیون کاتتر سنتی است.

Zang اشاره می‌کند که در حالی که این فناوری پتانسیل را نشان می‌دهد، هنوز چالش‌هایی وجود دارد که قبل از کاربرد بالینی آن باید بر آن غلبه کرد. اینها شامل بهینه سازی ساختاری ربات های میکروفیبر، افزایش زیست سازگاری مواد، و توسعه سیستم های موقعیت یابی و ردیابی رگ های خونی است. او می افزاید: «تیم تحقیقاتی در حال کار برای رسیدگی به این مسائل کلیدی برای پیشبرد کاربرد فناوری است.

تمبر زمان:

بیشتر از دنیای فیزیک