Магнітні мікроботи перспективні для лікування аневризм і пухлин мозку – 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="Пульт Schematic showing (top panel) how microfibrebots can anchor to a blood vessel, navigate via helical propulsion, elongate to pass through narrow regions and aggregate to block blood flow. Potential applications (bottom panel) include coil embolization of aneurysms and tumours, and selective particle embolization of tumours. (Courtesy: Jianfeng Zang, HUST)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours-physics-world.jpg”>

Команда дослідників у Китаї розробила нові «мікроволокнисті роботи» з магнітним згортанням і використала їх для емболізації артеріальної кровотечі у кролика, прокладаючи шлях для ряду контрольованих і менш інвазивних методів лікування аневризм і пухлин мозку.

Намагаючись зупинити кровотечу в аневризмі або зупинити приплив крові до пухлин головного мозку (процес, відомий як емболізація), хірурги зазвичай проводять тонкий катетер через стегнову артерію та переміщують його через кровоносні судини для доставки емболічних агентів. Хоча ці катетери широко використовуються, їх важко провести через складні судинні мережі.

Прагнучи вирішити цю проблему, команда дослідників з Науково-технологічного університету Хуачжун (HUST) створив крихітних магнітних м’яких мікроволоконних роботів, які можуть проводити такі процедури дистанційно. Пристрої, виготовлені з намагніченого волокна, скрученого у форму спіралі, можуть відповідати діапазону різних розмірів судин і рухатися уздовж як штопор під впливом зовнішнього магнітного поля. Результати дослідження, представлені в Наука робототехніка, продемонструвати, як пристрої були успішно використані для зупинки артеріальної кровотечі у кролика.

Як співавтор Цзяньфен Чжан пояснює, що мікроволокнисті боти виготовляються за допомогою теплової енергії для втягування магнітних м’яких композитних матеріалів у мікроволокна, які потім «намагнічуються та формуються, щоб надати їм спіральної магнітної полярності». Керуючи магнітним полем, магнітний робот з м’якого мікроволокна продемонстрував оборотну морфологічну трансформацію (подовження або агрегацію) і спіральний рух через кровотік (як вище, так і вниз за течією). Це дозволяє йому переміщатися через складні судинні системи та виконувати роботизовану емболізацію в субміліметровій області.

«У статті показано, як ми виступили пробірці емболізація аневризм і пухлин у нейроваскулярній моделі, а також виконана роботизована навігація та емболізація під флюороскопією в реальному часі в в природних умовах модель стегнової артерії кролика», — каже Занг. «Ці експерименти демонструють потенційну клінічну цінність цієї роботи та прокладають шлях для майбутніх хірургічних варіантів роботизованої емболізації».

Анкерна функція

За словами першого автора Xurui Liu, аспіранта HUST, кожен мікроволоконний бот має функцію кріплення, подібну до функції судинного стента, що дозволяє йому бути стабільно прикріпленим до внутрішньої стінки кровоносних судин через контактне тертя, щоб уникнути змивання кровотік.

«Його спіральний розподіл намагніченості забезпечує мікроволоконному роботу напрямок чистої намагніченості вздовж центральної осі. Застосовуючи зовнішнє магнітне поле, яке відповідає напрямку сумарної намагніченості, робота можна подовжити», — каже вона.

«І навпаки, коли зовнішнє магнітне поле протилежне напрямку сумарної намагніченості, робот збиратиметься», — додає вона. «М’якість і висока міцність цього робота з мікроволокна гарантує, що його функція морфологічної реконструкції залишається повністю оборотною після більш ніж тисячі циклів агрегації та подовження».

Перспективна альтернатива

На відміну від магнітних м’яких роботів, про які повідомлялося в попередніх дослідженнях, Занг підтверджує, що характеристики напрямку спіральної намагніченості нових роботів дозволяють ортогонально роз’єднати режими їх деформації та руху незалежно від керуючого магнітного поля, забезпечуючи «унікальну гнучкість керування магнітним полем».

«Ця функція не тільки дозволяє одному мікроволоконному роботу рухатися на високій швидкості проти кровотоку під дією обертового магнітного поля, але й дозволяє незалежно контролювати форму та рух кількох мікроволоконних роботів», — пояснює Занг.

«Крім того, ці пристрої сумісні з поширеними інтервенційними катетерами, щоб максимізувати їх потенціал для використання в клінічних умовах», — додає він.

Зіткнувшись із проблемами традиційних методів, таких як емболізація за допомогою катетера, зокрема з точки зору їх операційних обмежень і недостатньої точності, а також ризиків для здоров’я, пов’язаних із опроміненням лікарів протягом тривалого періоду часу (з огляду на рентгенівські рекомендації система) – Занг зазначає, що розробка технології магнітних мікроволоконних ботів надає клініцистам нові засоби для вдосконалення існуючих методів лікування.

«Розробка мікроволоконних ботів відкриває нові перспективи для лікування емболізації судин і демонструє потенціал застосування в технології мінімально інвазивного хірургічного лікування. Ця технологія є ефективним доповненням або альтернативою традиційній технології емболізації катетером, точно контролюючи оклюзію кровотоку», — каже він.

Занг зазначає, що хоча ця технологія демонструє потенціал, все ще є проблеми, які потрібно подолати до її клінічного застосування. Вони включають оптимізацію структури мікроволоконних ботів, підвищення біосумісності матеріалів і розробку систем позиціонування кровоносних судин і відстеження. «Дослідницька група працює над вирішенням цих ключових проблем, щоб покращити застосування технології», — додає він.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours/