Эти крошечные роботы плавают в вашей крови, борясь с инсультами
Микророботы могут стать эффективным инструментом для устранения опасных закупорок кровеносных сосудов, которые вызывают инсульты. Но технически эти сферические роботы не являются автономными машинами. Вместо этого они представляют собой крошечные шарики с магнитным управлением, наполненные жизненно важными лекарствами, а также небольшим количеством радиоактивного индикатора, который помогает врачам отслеживать их путь. Современные методы лечения пациентов, перенесших инсульт, часто включают инъекционные препараты, которые растворяют закупорку кровеносного сосуда, называемую тромбом. Учитывая обширность кровеносной системы, процедура часто требует введения высоких доз лекарств, чтобы обеспечить попадание необходимого количества в нужную область. Это делает саму процедуру рискованной, с возможными серьезными побочными эффектами, включая внутреннее кровотечение.
Исследователи робототехники из Швейцарской высшей технической школы Цюриха теперь считают, что альтернативная стратегия, возможно, уже на подходе. Как они подробно описывают в исследовании, опубликованном в журнале Science, они разработали растворимую гелевую капсулу, наполненную достаточным количеством наночастиц оксида железа, чтобы намагничивать ее.
“Поскольку сосуды в человеческом мозге настолько малы, существует ограничьте размер капсулы. Техническая задача состоит в том, чтобы обеспечить, чтобы такая маленькая капсула также обладала достаточными магнитными свойствами”, — говорится в заявлении исследователя робототехники и соавтора исследования Фабиана Ландерса. Ландерс и его команда добавили наночастицы элемента тантала, чтобы обеспечить отслеживание рентгеновских лучей. Потребовались годы, чтобы найти правильный баланс компонентов, но исследователи говорят, что теперь у них есть магнитный микроробот, способный надежно ориентироваться примерно в 360 артериях и венах человеческого тела. »Магнитные поля и градиенты идеально подходят для малоинвазивных процедур, потому что они проникают глубоко в организм и — по крайней мере, при тех мощностях и частотах, которые мы используем, – не оказывают вредного воздействия на организм», – пояснил соавтор исследования микророботист и исследователь соавтор Брэдли Нельсон.
Тем не менее, небольшие агенты по доставке хороши ровно настолько, насколько они эффективны. Чтобы протестировать свое изобретение, Ландерс и Нельсон сначала использовали катетер для введения микроробота в искусственные силиконовые модели кровеносных сосудов человека и животных. Основанный на уже имеющейся конструкции, специализированный катетер включает в себя внутреннюю направляющую проволоку, соединенную с полимерным захватом, который открывается для высвобождения микроробота. Однако это не так просто, как медленно перемещать устройство на одной скорости, пока оно не достигнет места назначения. “Скорость кровотока в артериальной системе человека сильно варьируется в зависимости от местоположения. Это очень усложняет управление микророботами”, — сказал Нельсон.
Это означает, что система наведения основана на трех отдельных стратегиях, позволяющих ориентироваться в каждом артериальном участке головы. Используя одно вращающееся магнитное поле, команда успешно и точно управляла микророботом со скоростью до 4 миллиметров в секунду.
В другой модели изменяющийся градиент магнитного поля тянул устройство вдоль более сильного поля, даже против течения крови. В некоторых случаях микроробот развивал скорость до 20 сантиметров в секунду.
“Удивительно, сколько крови течет по нашим сосудам и с такой высокой скоростью», — сказал Ландерс. “Наша навигационная система должна быть способна выдержать все это”.
После успешных лабораторных демонстраций исследователи перешли к клиническим испытаниям на свиньях. В 95 процентах случаев микроробот доставлял лекарство от тромба по назначению. Процедура также показала многообещающие результаты на спинномозговой жидкости овцы, что указывает на то, что ее можно использовать для многих других медицинских целей. “Эта сложная анатомическая среда обладает огромным потенциалом для дальнейших терапевтических вмешательств, поэтому мы были так рады, что микроробот смог найти свой путь и в этой среде”, — сказал Ландерс. что эти крошечные роботы плавают в вашей крови, чтобы бороться с инсультами, появилось впервые в журнале Popular Science.
Другие статьи: