Een team van onderzoekers in China heeft nieuwe magnetische kronkelende ‘microvezelbots’ ontwikkeld en deze gebruikt om arteriële bloedingen bij een konijn te emboliseren – wat de weg vrijmaakt voor een reeks controleerbare en minder invasieve behandelingen voor aneurysma’s en hersentumoren.
Wanneer chirurgen proberen bloedingen in aneurysma's te stoppen of de bloedstroom naar hersentumoren te stoppen (een proces dat bekend staat als embolisatie), voeren chirurgen doorgaans een dunne katheter door de dijbeenslagader en navigeren deze door de bloedvaten om embolische middelen toe te dienen. Hoewel ze op grote schaal worden gebruikt, zijn deze katheters moeilijk te geleiden door complexe vasculaire netwerken.
In een poging deze uitdaging aan te pakken, heeft een team van onderzoekers van de Huazhong Universiteit voor Wetenschap en Technologie (HUST) creëerden kleine magnetische, zachte microvezelbots die dergelijke procedures op afstand kunnen uitvoeren. De apparaten, gemaakt van een gemagnetiseerde vezel die in een spiraalvorm is gedraaid, passen in een reeks verschillende vaatgroottes en bewegen zich als een kurkentrekker voort wanneer ze worden blootgesteld aan een extern magnetisch veld. De resultaten van het onderzoek, gepresenteerd in Science Roboticslaten zien hoe de apparaten met succes werden gebruikt om arteriële bloedingen bij een konijn te stoppen.
Als co-auteur Jianfeng Zhang legt uit dat de microvezelbots worden gemaakt door thermische energie te gebruiken om magnetische, zachte composietmaterialen in microvezels te trekken, die vervolgens worden “gemagnetiseerd en gevormd om ze een spiraalvormige magnetische polariteit te geven”. Door het magnetische veld te beheersen, demonstreerde de magnetische, zachte microvezelrobot een omkeerbare morfologische transformatie (verlenging of aggregatie) en spiraalvormige voortstuwing door de bloedstroom (zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts). Hierdoor kan het door complexe vasculaire systemen worden genavigeerd en robotembolisatie uitvoeren in het submillimetergebied.
“Het artikel laat zien hoe we hebben gepresteerd in vitro embolisatie van aneurysma's en tumoren in een neurovasculair model, en uitgevoerde robotnavigatie en embolisatie onder real-time fluoroscopie in een in vivo model van de femorale slagader van een konijn”, zegt Zang. “Deze experimenten demonstreren de potentiële klinische waarde van dit werk en maken de weg vrij voor toekomstige door robots ondersteunde embolisatiechirurgische opties.”
Verankeringsfunctie
Volgens eerste auteur Xurui Liu, een promovendus bij HUST, heeft elke microvezelbot een verankerende functie, vergelijkbaar met die van een vasculaire stent, waardoor deze stabiel kan worden verankerd aan de binnenwand van bloedvaten door middel van contactwrijving om te voorkomen dat hij wordt weggespoeld door de bloedstroom.
“De spiraalvormige magnetisatieverdeling geeft de microvezelrobot een netto magnetisatierichting langs zijn centrale as. Door een extern magnetisch veld aan te leggen dat consistent is met de richting van de netto magnetisatierichting, kan de robot worden verlengd”, zegt ze.
“Omgekeerd, wanneer het externe magnetische veld tegengesteld is aan de richting van de nettomagnetisatie, zal de robot zich verzamelen”, voegt ze eraan toe. “De zachtheid en hoge robuustheid van deze microvezelrobot zorgt ervoor dat zijn morfologische reconstructiefunctie na meer dan duizend aggregatie- en verlengingscycli volledig omkeerbaar blijft.”
Veelbelovend alternatief
In tegenstelling tot de magnetische zachte robots die in eerder onderzoek zijn gerapporteerd, bevestigt Zang dat de spiraalvormige magnetisatierichtingskarakteristieken van de nieuwe robots het mogelijk maken dat hun vervormings- en bewegingsmodi orthogonaal worden ontkoppeld, onafhankelijk van het magnetische besturingsveld, wat “unieke flexibiliteit in de besturing van het magnetische veld” oplevert.
“Deze functie maakt het niet alleen mogelijk dat een enkele microvezelrobot met hoge snelheid tegen de bloedstroom in beweegt onder invloed van een roterend magnetisch veld, maar maakt ook onafhankelijke controle mogelijk over de vorm en beweging van meerdere microvezelbots”, legt Zang uit.
“Bovendien zijn deze apparaten compatibel met veelgebruikte interventionele katheters om hun potentieel voor gebruik in klinische omgevingen te maximaliseren”, voegt hij eraan toe.
Geconfronteerd met de uitdagingen van traditionele methoden zoals embolisatie via katheters – vooral in termen van hun operationele beperkingen en onvoldoende precisie, evenals de gezondheidsrisico’s die verbonden zijn aan artsen die langdurig aan straling worden blootgesteld (uit de röntgenrichtlijnen systeem) – Zang wijst erop dat de ontwikkeling van magnetische microfibrebottechnologie artsen een nieuwe manier biedt om bestaande behandelingen te verbeteren.
Magnetische microrobots staan klaar voor stamceltherapie
“De ontwikkeling van microfibrebots biedt een nieuw perspectief voor de behandeling van vasculaire embolisatie en toont toepassingspotentieel in minimaal invasieve chirurgische behandelingstechnologie. Deze technologie biedt een effectieve aanvulling of alternatief voor de traditionele katheter-embolisatietechnologie door de occlusie van de bloedstroom nauwkeurig te controleren”, zegt hij.
Zang merkt op dat hoewel deze technologie potentieel laat zien, er nog steeds uitdagingen zijn die moeten worden overwonnen voorafgaand aan de klinische toepassing ervan. Deze omvatten structurele optimalisatie van microfibrebots, het vergroten van de biocompatibiliteit van materialen en de ontwikkeling van positionerings- en volgsystemen voor bloedvaten. “Het onderzoeksteam werkt aan het aanpakken van deze belangrijke problemen om de toepassing van de technologie te bevorderen”, voegt hij eraan toe.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://physicsworld.com/a/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours/
