Mikrobot magnetik menjanjikan pengobatan aneurisma dan tumor otak – Dunia Fisika

Mikrobot magnetik menjanjikan pengobatan aneurisma dan tumor otak – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 14 Maret 2024 6

<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 Skema yang menunjukkan (panel atas) bagaimana mikrofibrebot dapat berlabuh pada pembuluh darah, bernavigasi melalui penggerak heliks, memanjang untuk melewati daerah sempit dan berkumpul untuk menghalangi aliran darah. Aplikasi potensial (panel bawah) mencakup embolisasi koil pada aneurisma dan tumor, serta embolisasi partikel selektif pada tumor. (Atas izin: Jianfeng Zang, HUST)” title=”Klik untuk membuka gambar dalam popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/magnetic-microbots-show-promise-for- mengobati-aneurisma-dan-tumor-otak-fisika-dunia.jpg”>Microfibrebot lembut magnetik di pembuluh darah
Remote control Skema yang menunjukkan (panel atas) bagaimana mikrofibrebot dapat berlabuh pada pembuluh darah, bernavigasi melalui penggerak heliks, memanjang untuk melewati daerah sempit dan berkumpul untuk menghalangi aliran darah. Aplikasi potensial (panel bawah) mencakup embolisasi koil pada aneurisma dan tumor, serta embolisasi partikel selektif pada tumor. (Sumber: Jianfeng Zang, HUST)

Sebuah tim peneliti di Tiongkok telah mengembangkan “microfibrebots” kumparan magnetik baru dan menggunakannya untuk mengembolisasi perdarahan arteri pada kelinci – membuka jalan bagi serangkaian pengobatan yang terkendali dan tidak terlalu invasif untuk aneurisma dan tumor otak.

Saat mencoba menghentikan pendarahan pada aneurisma atau membendung aliran darah ke tumor otak (proses yang dikenal sebagai embolisasi), ahli bedah biasanya memasukkan kateter tipis melalui arteri femoralis dan mengarahkannya melalui pembuluh darah untuk mengalirkan agen emboli. Meskipun digunakan secara luas, kateter ini sulit untuk diarahkan melalui jaringan pembuluh darah yang kompleks.

Dalam upaya mengatasi tantangan ini, tim peneliti di Universitas Sains dan Teknologi Huazhong (HARUS) menciptakan mikrofibrebot kecil yang bersifat magnetis dan lembut yang dapat melakukan prosedur tersebut dari jarak jauh. Perangkat tersebut, terbuat dari serat magnet yang dipilin menjadi bentuk heliks, dapat memuat berbagai ukuran wadah yang berbeda dan bergerak seperti pembuka botol ketika terkena medan magnet eksternal. Hasil penelitian, disajikan pada Robotika ilmu, tunjukkan bagaimana perangkat tersebut berhasil digunakan untuk membendung pendarahan arteri pada kelinci.

Sebagai rekan penulis Jianfeng Zang menjelaskan, mikrofibrebot dibuat dengan menggunakan energi panas untuk menarik bahan komposit lunak magnetik menjadi serat mikro, yang kemudian “dimagnetisasi dan dicetak untuk menghasilkan polaritas magnet heliks”. Dengan mengendalikan medan magnet, robot mikrofiber lunak magnetik ini menunjukkan transformasi morfologi yang dapat dibalik (pemanjangan atau agregasi) dan penggerak spiral melalui aliran darah (baik hulu maupun hilir). Hal ini memungkinkannya untuk menavigasi melalui sistem vaskular yang kompleks dan melakukan embolisasi robotik di wilayah sub-milimeter.

“Artikel tersebut menunjukkan bagaimana kinerja kami in vitro embolisasi aneurisma dan tumor dalam model neurovaskular, dan melakukan navigasi robotik dan embolisasi di bawah fluoroskopi waktu nyata dalam sebuah in vivo model arteri femoralis kelinci,” kata Zang. “Eksperimen ini menunjukkan potensi nilai klinis dari pekerjaan ini dan membuka jalan bagi pilihan bedah embolisasi dengan bantuan robot di masa depan.”

Fungsi penahan

Menurut penulis pertama Xurui Liu, seorang mahasiswa PhD di HUST, setiap mikrofibrebot memiliki fungsi penahan, mirip dengan stent vaskular, yang memungkinkannya dipasang secara stabil ke dinding bagian dalam pembuluh darah melalui gesekan kontak agar tidak tersapu oleh air. aliran darah.

“Distribusi magnetisasi heliksnya memberi robot mikrofiber arah magnetisasi bersih di sepanjang poros tengahnya. Dengan menerapkan medan magnet luar yang konsisten dengan arah arah magnetisasi bersih, robot dapat memanjang,” ujarnya.

“Sebaliknya, ketika medan magnet luar berlawanan dengan arah magnetisasi bersih, robot akan berkumpul,” tambahnya. “Kelembutan dan ketahanan tinggi dari robot mikrofiber ini memastikan bahwa fungsi rekonstruksi morfologinya tetap dapat dibalik sepenuhnya setelah lebih dari seribu siklus agregasi dan pemanjangan.”

Alternatif yang menjanjikan

Berbeda dengan robot lunak magnetik yang dilaporkan dalam penelitian sebelumnya, Zang menegaskan bahwa karakteristik arah magnetisasi heliks dari robot baru memungkinkan mode deformasi dan pergerakannya dipisahkan secara ortogonal secara independen dari medan magnet kontrol, sehingga memberikan “fleksibilitas kontrol medan magnet yang unik”.

“Fitur ini tidak hanya memungkinkan satu robot mikrofiber bergerak dengan kecepatan tinggi melawan aliran darah di bawah pengaruh medan magnet yang berputar, namun juga memungkinkan kontrol independen terhadap bentuk dan pergerakan beberapa robot mikrofiber,” jelas Zang.

“Selain itu, perangkat ini kompatibel dengan kateter intervensi yang umum digunakan untuk memaksimalkan potensi penggunaannya dalam pengaturan klinis,” tambahnya.

Menghadapi tantangan metode tradisional seperti embolisasi berbasis kateter – khususnya dalam hal keterbatasan operasional dan ketepatan yang tidak memadai, serta risiko kesehatan terkait dengan paparan radiasi dalam jangka waktu lama (dari panduan sinar-X) sistem) – Zang menunjukkan bahwa pengembangan teknologi mikrofibrebot magnetik memberikan dokter cara baru untuk meningkatkan perawatan yang ada.

“Perkembangan microfibrebots memberikan perspektif baru untuk pengobatan embolisasi vaskular dan menunjukkan potensi penerapan dalam teknologi perawatan bedah invasif minimal. Teknologi ini memberikan pelengkap atau alternatif yang efektif terhadap teknologi embolisasi kateter tradisional dengan mengontrol oklusi aliran darah secara tepat,” katanya.

Zang mencatat bahwa meskipun teknologi ini menunjukkan potensi, masih ada tantangan yang harus diatasi sebelum penerapan klinisnya. Ini termasuk optimalisasi struktur mikrofibrebot, peningkatan biokompatibilitas bahan, dan pengembangan sistem penentuan posisi dan pelacakan pembuluh darah. “Tim peneliti berupaya mengatasi masalah-masalah utama ini untuk memajukan penerapan teknologi,” tambahnya.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika