Microboții magnetici sunt promițători pentru tratarea anevrismelor și a tumorilor cerebrale – 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="Control de la distanță Afișează schematic (panoul de sus) modul în care roboții din microfibră se pot ancora la un vas de sânge, pot naviga prin propulsie elicoidală, se pot alungi pentru a trece prin regiuni înguste și se pot agrega pentru a bloca fluxul de sânge. Aplicațiile potențiale (panoul de jos) includ embolizarea în spirală a anevrismelor și a tumorilor și embolizarea selectivă cu particule a tumorilor. (Cu amabilitatea: Jianfeng Zang, HUST)” title=”Faceți clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/magnetic-microbots-show-promise-for- tratarea-anevrismelor-si-tumorilor-creierului-physics-world.jpg”>

O echipă de cercetători din China a dezvoltat noi „roboți din microfibră” cu bobina magnetică și i-a folosit pentru a emboliza sângerarea arterială la un iepure - deschizând calea pentru o serie de tratamente controlabile și mai puțin invazive pentru anevrisme și tumori cerebrale.

Când încearcă să oprească sângerarea anevrismelor sau să oprească fluxul de sânge către tumorile cerebrale (un proces cunoscut sub numele de embolizare), chirurgii trec în general un cateter subțire prin artera femurală și îl navighează prin vasele de sânge pentru a furniza agenți embolici. Deși utilizate pe scară largă, aceste catetere sunt dificil de ghidat prin rețele vasculare complexe.

În efortul de a aborda această provocare, o echipă de cercetători de la Universitatea de Știință și Tehnologie Huazhong (HUST) a creat mici roboți din microfibră magnetici, moi, care pot efectua astfel de proceduri de la distanță. Dispozitivele, realizate dintr-o fibră magnetizată răsucită într-o formă de helix, se pot potrivi cu o gamă de dimensiuni diferite ale vaselor și se pot deplasa într-un mod tirbușon atunci când sunt expuse la un câmp magnetic extern. Rezultatele cercetării, prezentate în Știința robotică, demonstrează modul în care dispozitivele au fost utilizate cu succes pentru a opri sângerarea arterială la un iepure.

În calitate de coautor Jianfeng Zhang explică, microfibreboții sunt fabricați prin utilizarea energiei termice pentru a atrage materiale compozite moi magnetice în microfibre, care sunt apoi „magnetizate și turnate pentru a le oferi polaritate magnetică elicoidală”. Prin controlul câmpului magnetic, robotul magnetic din microfibră moale a demonstrat transformarea morfologică reversibilă (alungire sau agregare) și propulsie în spirală prin fluxul sanguin (atât în ​​amonte, cât și în aval). Acest lucru îi permite să fie navigat prin sisteme vasculare complexe și să efectueze embolizare robotică în regiunea submilimetrică.

„Articolul arată cum ne-am performat in vitro embolizarea anevrismelor și tumorilor într-un model neurovascular și a efectuat navigație robotică și embolizare sub fluoroscopie în timp real într-un in vivo model de arteră femurală de iepure”, spune Zang. „Aceste experimente demonstrează valoarea clinică potențială a acestei lucrări și deschid calea pentru viitoare opțiuni chirurgicale de embolizare asistată de robot.”

Funcția de ancorare

Potrivit primului autor Xurui Liu, doctorand la HUST, fiecare microfibrebot posedă o funcție de ancorare, similară cu cea a unui stent vascular, permițându-i să fie ancorat stabil de peretele interior al vaselor de sânge prin frecare de contact pentru a evita să fie spălat de către fluxul sanguin.

„Distribuția sa de magnetizare elicoidală oferă robotului din microfibră o direcție netă de magnetizare de-a lungul axei sale centrale. Prin aplicarea unui câmp magnetic extern în concordanță cu direcția direcției de magnetizare a rețelei, robotul poate fi alungit”, spune ea.

„Dimpotrivă, atunci când câmpul magnetic extern este opus direcției de magnetizare netă, robotul se va aduna”, adaugă ea. „Moliciunea și robustețea ridicată a acestui robot din microfibră asigură că funcția sa de reconstrucție morfologică rămâne complet reversibilă după mai mult de o mie de cicluri de agregare și alungire.”

Alternativă promițătoare

Spre deosebire de roboții moi magnetici raportați în cercetările anterioare, Zang confirmă că caracteristicile direcției de magnetizare elicoidală ale noilor roboți permit decuplarea ortogonală a modurilor lor de deformare și mișcare independent de câmpul magnetic de control, oferind „flexibilitate unică de control al câmpului magnetic”.

„Această caracteristică nu numai că permite unui singur robot din microfibră să se miște cu viteză mare împotriva fluxului sanguin sub acțiunea unui câmp magnetic rotativ, dar permite și controlul independent al formei și mișcării mai multor roboți din microfibră”, explică Zang.

„În plus, aceste dispozitive sunt compatibile cu catetere intervenționale utilizate în mod obișnuit pentru a maximiza potențialul lor de utilizare în medii clinice”, adaugă el.

Confruntat cu provocările metodelor tradiționale precum embolizarea pe bază de cateter – în special în ceea ce privește limitările operaționale și precizia insuficientă, precum și riscurile pentru sănătate legate de expunerea medicilor la radiații pentru perioade lungi de timp (din ghidul cu raze X (sistem) – Zang subliniază că dezvoltarea tehnologiei microfibrebot magnetice oferă clinicienilor un nou mijloc de îmbunătățire a tratamentelor existente.

„Dezvoltarea microfibreboților oferă o nouă perspectivă pentru tratamentul embolizării vasculare și arată potențialul de aplicare în tehnologia de tratament chirurgical minim invaziv. Această tehnologie oferă o completare eficientă sau o alternativă la tehnologia tradițională de embolizare a cateterului prin controlul precis al ocluziei fluxului sanguin”, spune el.

Zang observă că, deși această tehnologie prezintă potențial, există încă provocări de depășit înainte de aplicarea sa clinică. Acestea includ optimizarea structurală a microfibreboților, creșterea biocompatibilității materialelor și dezvoltarea sistemelor de poziționare și urmărire a vaselor de sânge. „Echipa de cercetare lucrează pentru a aborda aceste probleme cheie pentru a avansa în aplicarea tehnologiei”, adaugă el.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours/