I microbot magnetici sono promettenti per il trattamento di aneurismi e tumori al cervello – 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="Controllo remoto Schema che mostra (pannello superiore) come i robot in microfibra possono ancorarsi a un vaso sanguigno, spostarsi tramite propulsione elicoidale, allungarsi per passare attraverso regioni strette e aggregarsi per bloccare il flusso sanguigno. Le potenziali applicazioni (pannello inferiore) includono l'embolizzazione con spirale di aneurismi e tumori e l'embolizzazione selettiva di particelle dei tumori. (Per gentile concessione: Jianfeng Zang, HUST)” title=”Fare clic per aprire l'immagine in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/magnetic-microbots-show-promise-for- trattamento-aneurismi-e-tumori-cerebrali-fisica-mondo.jpg”>

Un team di ricercatori in Cina ha sviluppato nuovi “microfibrebot” ad avvolgimento magnetico e li ha utilizzati per embolizzare il sanguinamento arterioso in un coniglio, aprendo la strada a una serie di trattamenti controllabili e meno invasivi per aneurismi e tumori al cervello.

Quando tentano di fermare l'emorragia negli aneurismi o di arrestare il flusso di sangue ai tumori cerebrali (un processo noto come embolizzazione), i chirurghi generalmente inseriscono un sottile catetere attraverso l'arteria femorale e lo fanno passare attraverso i vasi sanguigni per somministrare agenti embolici. Sebbene ampiamente utilizzati, questi cateteri sono difficili da guidare attraverso reti vascolari complesse.

Nel tentativo di affrontare questa sfida, un team di ricercatori dell’Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong (HUST) hanno creato minuscoli robot magnetici in morbida microfibra in grado di eseguire tali procedure a distanza. I dispositivi, costituiti da una fibra magnetizzata attorcigliata a forma di elica, possono adattarsi a recipienti di diverse dimensioni e muoversi come un cavatappi quando esposti a un campo magnetico esterno. I risultati della ricerca, presentati in Scienza Robotics, dimostrano come i dispositivi siano stati utilizzati con successo per arginare il sanguinamento arterioso in un coniglio.

Come coautore Jianfeng Zhang spiega, i robot in microfibra sono realizzati utilizzando l'energia termica per attirare materiali compositi morbidi magnetici in microfibre, che vengono poi "magnetizzate e modellate per conferire loro una polarità magnetica elicoidale". Controllando il campo magnetico, il robot magnetico in morbida microfibra ha dimostrato una trasformazione morfologica reversibile (allungamento o aggregazione) e una propulsione a spirale attraverso il flusso sanguigno (sia a monte che a valle). Ciò gli consente di navigare attraverso sistemi vascolari complessi ed eseguire l'embolizzazione robotica nella regione submillimetrica.

“L’articolo mostra come ci siamo comportati in vitro embolizzazione di aneurismi e tumori in un modello neurovascolare e hanno eseguito la navigazione robotica e l'embolizzazione sotto fluoroscopia in tempo reale in un modello in vivo modello di arteria femorale di coniglio”, afferma Zang. “Questi esperimenti dimostrano il potenziale valore clinico di questo lavoro e aprono la strada a future opzioni chirurgiche di embolizzazione assistita da robot”.

Funzione di ancoraggio

Secondo il primo autore Xurui Liu, uno studente di dottorato presso l'HUST, ogni microfibrabot possiede una funzione di ancoraggio, simile a quella di uno stent vascolare, che gli consente di essere ancorato stabilmente alla parete interna dei vasi sanguigni attraverso l'attrito di contatto per evitare di essere lavato via da il flusso sanguigno.

“La sua distribuzione elicoidale della magnetizzazione fornisce al robot in microfibra una direzione di magnetizzazione netta lungo il suo asse centrale. Applicando un campo magnetico esterno coerente con la direzione della magnetizzazione netta, il robot può essere allungato”, afferma.

"Al contrario, quando il campo magnetico esterno è opposto alla direzione della magnetizzazione netta, il robot si riunirà", aggiunge. “La morbidezza e l’elevata robustezza di questo robot in microfibra garantiscono che la sua funzione di ricostruzione morfologica rimanga completamente reversibile dopo più di mille cicli di aggregazione e allungamento”.

Alternativa promettente

In contrasto con i robot morbidi magnetici riportati in ricerche precedenti, Zang conferma che le caratteristiche della direzione elicoidale della magnetizzazione dei nuovi robot consentono di disaccoppiare ortogonalmente le loro modalità di deformazione e movimento indipendentemente dal campo magnetico di controllo, fornendo “flessibilità unica di controllo del campo magnetico”.

“Questa caratteristica non solo consente a un singolo robot in microfibra di muoversi ad alta velocità contro il flusso sanguigno sotto l’azione di un campo magnetico rotante, ma consente anche il controllo indipendente della forma e del movimento di più robot in microfibra”, spiega Zang.

"Inoltre, questi dispositivi sono compatibili con i cateteri interventistici di uso comune per massimizzare il loro potenziale di utilizzo in contesti clinici", aggiunge.

Di fronte alle sfide dei metodi tradizionali come l’embolizzazione mediante catetere, in particolare in termini di limiti operativi e di precisione insufficiente, nonché ai rischi per la salute legati all’esposizione dei medici alle radiazioni per lunghi periodi di tempo (dalla guida ai raggi X system) – Zang sottolinea che lo sviluppo della tecnologia dei microfibrebot magnetici fornisce ai medici un nuovo mezzo per migliorare i trattamenti esistenti.

“Lo sviluppo di microfibrebot offre una nuova prospettiva per il trattamento dell’embolizzazione vascolare e mostra il potenziale applicativo nella tecnologia di trattamento chirurgico minimamente invasivo. Questa tecnologia fornisce un complemento efficace o un’alternativa alla tradizionale tecnologia di embolizzazione del catetere controllando con precisione l’occlusione del flusso sanguigno”, afferma.

Zang osserva che, sebbene questa tecnologia mostri potenziale, ci sono ancora sfide da superare prima della sua applicazione clinica. Questi includono l’ottimizzazione strutturale dei robot in microfibra, l’aumento della biocompatibilità dei materiali e lo sviluppo di sistemi di posizionamento e tracciamento dei vasi sanguigni. “Il gruppo di ricerca sta lavorando per affrontare queste questioni chiave per far avanzare l’applicazione della tecnologia”, aggiunge.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours/