Magneettiset mikrobotit lupaavat aneurysmien ja aivokasvainten hoidossa – 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="kaukosäädin Kaaviokuva (yläpaneeli), kuinka mikrokuitubotit voivat kiinnittyä verisuoniin, navigoida kierteisen propulsion kautta, pidentää kulkeakseen kapeiden alueiden läpi ja aggregoitua estääkseen veren virtauksen. Mahdollisia sovelluksia (alapaneeli) ovat aneurysmien ja kasvaimien kierukkaembolisaatio ja kasvainten selektiivinen partikkeliembolisaatio. (Kohtelias: Jianfeng Zang, HUST)” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/magnetic-microbots-show-promise-for- aneurysms-and-brain-tumors-physics-world.jpg”>

Kiinalainen tutkijaryhmä on kehittänyt uusia magneettikelaisia ​​"mikrokuitubotteja" ja käyttänyt niitä valtimoverenvuodon embolisoimiseen kanilla. Tämä avaa tietä hallittaville ja vähemmän invasiivisille aneurysmien ja aivokasvainten hoidolle.

Kun kirurgit yrittävät pysäyttää verenvuotoa aneurysmissa tai pysäyttää veren virtauksen aivokasvaimiin (prosessi, joka tunnetaan nimellä embolisaatio), kirurgit johtavat yleensä ohuen katetrin reisivaltimon läpi ja ohjaavat sen verisuonten läpi embolisten aineiden annostelemiseksi. Vaikka näitä katetreja käytetään laajalti, niitä on vaikea ohjata monimutkaisten verisuoniverkostojen läpi.

Yrittääkseen vastata tähän haasteeseen Huazhongin tiede- ja teknologiayliopiston tutkijaryhmä (HUST) loi pieniä magneettisia, pehmeitä mikrokuitubotteja, jotka voivat suorittaa tällaiset toimenpiteet etänä. Magnetoidusta kuidusta, joka on kierretty helix-muotoon, valmistetut laitteet sopivat useisiin erikokoisiin astioihin ja voivat liikkua korkkiruuvin tavoin, kun ne altistuvat ulkoiselle magneettikentälle. Tutkimuksen tulokset, esitelty v Tiede-robotiikka, osoittavat, kuinka laitteita käytettiin menestyksekkäästi valtimoverenvuodon pysäyttämiseen kanilla.

Yhteiskirjoittajana Jianfeng Zhang selittää, mikrokuitubotit valmistetaan käyttämällä lämpöenergiaa vetäen magneettisia pehmeitä komposiittimateriaaleja mikrokuiduiksi, jotka sitten "magnetoidaan ja muovataan antamaan niille kierteisen magneettisen napaisuuden". Magneettikenttää ohjaamalla magneettinen pehmeä mikrokuiturobotti osoitti palautuvaa morfologista muutosta (venymä tai aggregaatio) ja spiraalista propulsiota verenvirtauksen kautta (sekä ylä- että alavirtaan). Tämä mahdollistaa sen navigoinnin monimutkaisten verisuonijärjestelmien läpi ja robottiembolisoinnin suorittamisen alle millimetrin alueella.

"Artikkeli näyttää, kuinka onnistuimme vitro aneurysmien ja kasvainten embolisointi neurovaskulaarisessa mallissa ja robottinavigointi ja embolisaatio reaaliaikaisessa fluoroskopiassa in vivo kanin reisivaltimomalli”, Zang sanoo. "Nämä kokeet osoittavat tämän työn mahdollisen kliinisen arvon ja tasoittavat tietä tuleville robottiavusteisille embolisaatioleikkauksille."

Ankkurointitoiminto

Ensimmäisen kirjoittajan Xurui Liun, HUSTin tohtoriopiskelijan, mukaan jokaisella mikrokuitubotilla on ankkurointitoiminto, joka on samanlainen kuin verisuonistentillä, mikä mahdollistaa sen kiinnittymisen vakaasti verisuonten sisäseinään kosketuskitkan avulla, jotta se ei huuhtoutuisi pois veren virtausta.

"Sen kierteinen magnetointijakauma tarjoaa mikrokuiturobotille nettomagnetointisuunnan sen keskiakselilla. Käyttämällä ulkoista magneettikenttää, joka on yhdenmukainen nettomagnetointisuunnan kanssa, robottia voidaan pidentää", hän sanoo.

"Päinvastoin, kun ulkoinen magneettikenttä on päinvastainen verkon magnetoinnin suuntaan, robotti kerääntyy", hän lisää. "Tämän mikrokuiturobotin pehmeys ja suuri lujuus takaavat, että sen morfologinen rekonstruktiotoiminto pysyy täysin palautuvana yli tuhannen aggregaatio- ja venymisjakson jälkeen."

Lupaava vaihtoehto

Toisin kuin aikaisemmissa tutkimuksissa raportoidut magneettiset pehmeät robotit, Zang vahvistaa, että uusien robottien kierteisen magnetoinnin suuntaominaisuudet mahdollistavat niiden muodonmuutos- ja liiketilojen erottamisen ortogonaalisesti ohjausmagneettikentästä riippumatta, mikä tarjoaa "ainutlaatuisen magneettikentän ohjausjoustavuuden".

"Tämä ominaisuus ei vain salli yhden mikrokuiturobotin liikkua suurella nopeudella verenvirtausta vastaan ​​pyörivän magneettikentän vaikutuksesta, vaan mahdollistaa myös useiden mikrokuitubottien muodon ja liikkeen itsenäisen ohjauksen", Zang selittää.

"Lisäksi nämä laitteet ovat yhteensopivia yleisesti käytettyjen interventiokatetrien kanssa maksimoidakseen niiden käyttömahdollisuudet kliinisissä olosuhteissa", hän lisää.

Perinteisten menetelmien, kuten katetripohjaisen embolisaation, haasteet – erityisesti niiden toimintarajoitusten ja riittämättömän tarkkuuden sekä lääkäreiden pitkäaikaiseen säteilyaltistukseen liittyviin terveysriskeihin (röntgenohjauksesta) järjestelmä) – Zang huomauttaa, että magneettisen mikrofibrebot-teknologian kehitys tarjoaa lääkäreille uusia keinoja parantaa olemassa olevia hoitoja.

"Mikrokuitubottien kehitys tarjoaa uuden näkökulman verisuonten embolisaatiohoitoon ja näyttää sovellusmahdollisuuksia minimaalisesti invasiivisessa kirurgisessa hoitotekniikassa. Tämä tekniikka tarjoaa tehokkaan täydennyksen tai vaihtoehdon perinteiselle katetriembolisaatioteknologialle säätelemällä tarkasti verenvirtauksen tukkeutumista", hän sanoo.

Zang huomauttaa, että vaikka tämä tekniikka tarjoaa potentiaalia, haasteita on vielä voitettava ennen sen kliinistä käyttöä. Näitä ovat mikrokuitubottien rakenteellinen optimointi, materiaalien bioyhteensopivuuden lisääminen sekä verisuonten paikannus- ja seurantajärjestelmien kehittäminen. "Tutkijaryhmä työskentelee näiden avainongelmien ratkaisemiseksi edistääkseen teknologian soveltamista", hän lisää.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours/