중국의 한 연구진이 새로운 자기 코일형 "마이크로파이버봇"을 개발하고 이를 사용하여 토끼의 동맥 출혈을 색전했습니다. 이는 동맥류와 뇌종양에 대한 제어 가능하고 덜 침습적인 치료법의 길을 열었습니다.
동맥류 출혈을 멈추거나 뇌종양으로의 혈액 흐름을 차단하려고 할 때(색전술이라고 알려진 과정), 외과 의사는 일반적으로 대퇴 동맥을 통해 얇은 카테터를 삽입하고 혈관을 통해 색전제를 전달합니다. 널리 사용되지만 이러한 카테터는 복잡한 혈관 네트워크를 통해 유도하기가 어렵습니다.
이 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 화중과학기술대학교 연구팀(허스트)는 이러한 절차를 원격으로 수행할 수 있는 작은 자석의 부드러운 마이크로파이버봇을 만들었습니다. 나선 모양으로 꼬인 자성 섬유로 만들어진 이 장치는 다양한 용기 크기에 맞고 외부 자기장에 노출되면 코르크 마개 뽑이 방식으로 움직일 수 있습니다. 연구 결과는 과학 로봇, 토끼의 동맥 출혈을 막기 위해 장치가 어떻게 성공적으로 사용되었는지 보여줍니다.
공동 저자로서 장젠펑 마이크로파이버봇은 열 에너지를 사용하여 자성 연질 복합 재료를 마이크로파이버로 끌어당긴 다음 "나선형 자기 극성을 부여하기 위해 자화 및 성형"함으로써 만들어집니다. 자기장을 제어함으로써 자성 연질 극세사 로봇은 가역적인 형태학적 변형(신장 또는 응집)과 혈류(상류 및 하류 모두)를 통한 나선형 추진력을 보여주었습니다. 이를 통해 복잡한 혈관 시스템을 탐색하고 밀리미터 미만 영역에서 로봇 색전술을 수행할 수 있습니다.
“기사는 우리가 어떻게 수행했는지 보여줍니다. 체외에서 신경혈관 모델에서 동맥류와 종양의 색전술을 수행했으며, 실시간 투시법 하에서 로봇 탐색 및 색전술을 수행했습니다. 생체내에서 토끼 대퇴 동맥 모델”이라고 Zang은 말합니다. "이러한 실험은 이 연구의 잠재적인 임상적 가치를 보여주고 미래의 로봇 지원 색전술 수술 옵션을 위한 길을 열어줍니다."
앵커링 기능
제1저자인 HUST의 박사과정 학생인 Xurui Liu에 따르면, 각각의 마이크로파이버봇은 혈관 스텐트와 유사한 고정 기능을 갖고 있어 접촉 마찰을 통해 혈관 내벽에 안정적으로 고정될 수 있습니다. 혈액의 흐름.
“나선형 자화 분포는 극세사 로봇에 중심축을 따라 순 자화 방향을 제공합니다. 순 자화 방향과 일치하는 외부 자기장을 적용함으로써 로봇을 늘릴 수 있습니다.”라고 그녀는 말합니다.
"반대로, 외부 자기장이 순 자화 방향과 반대일 때 로봇은 모일 것입니다."라고 그녀는 덧붙입니다. "이 극세사 로봇의 부드러움과 높은 견고성은 1000회 이상의 응집 및 신장 주기 후에도 형태학적 재구성 기능이 완전히 가역적으로 유지되도록 보장합니다."
유망한 대안
이전 연구에서 보고된 자성 소프트 로봇과 달리 Zang은 새로운 로봇의 나선형 자화 방향 특성으로 인해 변형 및 이동 모드가 제어 자기장과 독립적으로 직교 분리될 수 있어 "고유한 자기장 제어 유연성"을 제공할 수 있음을 확인했습니다.
"이 기능을 사용하면 단일 극세사 로봇이 회전 자기장의 작용으로 혈류에 맞서 고속으로 이동할 수 있을 뿐만 아니라 여러 극세사 로봇의 모양과 움직임을 독립적으로 제어할 수 있습니다."라고 Zang은 설명합니다.
"게다가 이 장치는 일반적으로 사용되는 중재적 카테터와 호환되어 임상 환경에서 사용 가능성을 극대화합니다."라고 그는 덧붙입니다.
카테터 기반 색전술과 같은 전통적인 방법의 과제에 직면 - 특히 수술적 한계와 불충분한 정밀도 측면에서, 그리고 의사가 장기간 방사선에 노출되는 것과 관련된 건강 위험(X선 지침 참조) 시스템) – Zang은 자성 마이크로파이버봇 기술의 개발이 임상의에게 기존 치료를 개선할 수 있는 새로운 수단을 제공한다고 지적합니다.
줄기 세포 치료를 위한 자기 마이크로 로봇 라인업
“마이크로파이버봇의 개발은 혈관 색전술 치료에 대한 새로운 관점을 제공하고 최소 침습 수술 치료 기술의 응용 가능성을 보여줍니다. 이 기술은 혈류 폐색을 정확하게 제어함으로써 전통적인 카테터 색전술 기술에 대한 효과적인 보완 또는 대안을 제공합니다.”라고 그는 말합니다.
Zang은 이 기술이 잠재력을 보여주지만 임상 적용에 앞서 여전히 극복해야 할 과제가 있다고 지적합니다. 여기에는 마이크로파이버봇의 구조 최적화, 재료의 생체 적합성 증가, 혈관 위치 확인 및 추적 시스템 개발이 포함됩니다. “연구팀은 기술 적용을 발전시키기 위해 이러한 주요 문제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다.”라고 그는 덧붙였습니다.
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- 출처: https://physicsworld.com/a/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours/
