Cercetătorii de la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie din Zürich (ETHZ) au dezvoltat un microrobot capabil să transporte medicamente în anumite zone din corp, cu potențialul de utilizare în spitale în viitorul apropiat. Cercetătorii spun că următorul obiectiv este de a începe studiile clinice pe oameni.
Microrobotul, controlat de la distanță, arată ca un fir de nisip și poate naviga prin vasele de sânge pentru a elibera medicamente înainte de a se dizolva în organism. Tehnologia ar putea permite medicilor să administreze cantități mici de medicamente în anumite zone din corp, evitând efectele secundare toxice ale terapiilor la nivelul întregului corp, potrivit unui comunicar al ETHZ.
Microroboții, ghidați de câmpuri magnetice, au fost testați cu succes pe animale, au precizat cercetătorii. Sistemul nu a fost încă testat pe oameni.
De asemenea, pentru a testa microroboții și navigarea lor într-un mediu realist, cercetătorii au dezvoltat modele din silicon care reproduc cu exactitate vasele de sânge ale pacienților și animalelor. Aceste modele de vase sunt atât de realiste încât sunt utilizate acum în formarea medicală și sunt comercializate de Swiss Vascular, o companie derivată din ETHZ. În acest modelel, cercetătorii au reușit să țintească și să dizolve un cheag de sânge.
Cum navighează micorobotul prin vasele de sânge
Sistemul dezvoltat de echipa ETHZ implică umplerea unei mici sfere de gelatină cu un medicament, precum și cu nanoparticule de oxid de fier magnetic care permit controlul mișcării sale de către câmpurile magnetice care înconjoară pacientul.
În studiile efectuate peanimale, echipa a demonstrat că poate folosi un tub special pentru a introduce roboții, înainte de a-i face să se rostogolească de-a lungul marginilor vaselor de sânge, să înoate împotriva fluxului sanguin sau să navigheze la viteze de până la 40 de centimetri pe secundă. Cercetătorii au folosit imagini cu raze X pentru a observa și manevra roboții în timp real, cu precizie milimetrică.
Un sistem de navigație magnetică permite un control fiabil al fluxului sanguin și al structurilor complexe ale creierului.
În fiecare an, 12 milioane de oameni din întreaga lume suferă un accident vascular cerebral; mulți mor sau sunt afectați permanent. În prezent, se administrează medicamente pentru a dizolva trombul care blochează vasul de sânge. Aceste medicamente se răspândesc în întregul corp, ceea ce înseamnă că trebuie administrată o doză mare asyfel încât cantitatea necesară să ajungă la tromb. Acest lucru poate provoca efecte secundare grave, cum ar fi sângerări interne. Deoarece medicamentele sunt adesea necesare doar în anumite zone ale corpului, cercetarea medicală caută de mult timp o modalitate de a utiliza microroboții pentru a livra medicamente acolo unde trebuiel.
Microrobotul utilizat de cercetători este alcătuit dintr-o capsulă sferică brevetată, realizată dintr-o coajă de gel solubil, pe care o pot controla cu magneți și o pot ghida prin corp până la destinație. Nanoparticulele de oxid de fier din capsulă asigură proprietățile magnetice. „Deoarece vasele din creierul uman sunt atât de mici, există o limită a dimensiunii pe care o poate avea capsula. Provocarea tehnică este de a ne asigura că o capsulă atât de mică are și proprietăți magnetice suficiente”, explică Fabian Landers, cercetător la ETH Zurich.
Microrobotul este controlat de la distanță
Microrobotul are nevoie și de un agent de contrast pentru a permite medicilor să urmărească prin raze X modul în care se mișcă prin vase. Cercetătorii s-au concentrat pe nanoparticulele de tantal, care sunt utilizate în mod obișnuit în medicină, dar sunt mai dificil de controlat din cauza densității și greutății lor mai mari. „Combinarea funcționalității magnetice, a vizibilității în imagistică și a controlului precis într-un singur microrobot a necesitat o sinergie perfectă între știința materialelor și ingineria roboticii, lucru pe care ne-a luat mulți ani să-l realizăm cu succes”, spune profesorul Bradley Nelson de la ETH, care cercetează microroboții de zeci de ani.
Microroboții conțin, de asemenea, ingredientul activ de care au nevoie pentru a-l elibera. Cercetătorii au încărcat cu succes microroboții cu medicamente comune pentru o varietate de aplicații - în acest caz, un agent de dizolvare a trombilor, un antibiotic sau un medicament pentru tumori. Aceste medicamente au fost eliberate de un câmp magnetic de înaltă frecvență care încălzește nanoparticulele magnetice, dizolvând învelișul de gel și microrobotul.
Pe lângă tratarea trombozei, acești noi microroboți ar putea fi utilizați și pentru infecții localizate sau tumori. În fiecare etapă de dezvoltare, echipa de cercetare a rămas concentrată asupra obiectivului lor: să se asigure că tot ceea ce creează este gata de utilizare în sălile de operație cât mai curând posibil.
Următorul obiectiv este de a începe studiile clinice pe oameni. Vorbind despre ceea ce motivează întreaga echipă, Landers spune: „Medicii fac deja o treabă incredibilă în spitale. Ceea ce ne motivează este cunoașterea faptului că avem o tehnologie care ne permite să ajutăm pacienții mai rapid și mai eficient și să le oferim o nouă speranță prin terapii inovatoare".
Ştiri video recomandate
