Sažetak: Istraživači sa ETH Zurich razvili su magnetno vođene gel-kapsule (mikrorobote) sa nanoprašcima gvožđa i tantaluma koje ciljano isporučuju lek za razgradnju trombusa. U laboratorijskim modelima i testovima na svinjama mikrorobot je u 95% slučajeva uspešno dostavio lek do cilja. Navigacija se postiže kombinacijom rotirajućih polja i magnetnih gradijenata (do 4 mm/s, povremeno 20 cm/s). Potrebne su kliničke studije na ljudima pre primene u praksi.
Sitni magnetni mikroroboti plivaju kroz krv i ciljano leče moždane udare
Sitni mikroroboti kao nova strategija za lečenje moždanih udara
Mikroroboti opisani u istraživanju predstavljaju male, magnetno vođene gel-kapsule napunjene lekovima i tragačem za rendgensko praćenje. Cilj im je ciljano razgraditi trombuse — ugruške koji začepljuju krvne sudove i izazivaju moždane udare — uz znatno smanjenje sistemskih neželjenih efekata koji prate visoke doze rastvarača krvi.
Kako su napravljeni i kako funkcionišu
Tim sa ETH Zurich razvio je rastvorljivu gel-kapsulu obogaćenu nanoprašcima oksida gvožđa koji omogućavaju magnetizaciju, a dodatnim nanopčesticama tantaluma omogućeno je praćenje rendgenskim snimanjem. Zbog male veličine krvnih sudova u mozgu, najveći izazov bio je postići dovoljne magnetske osobine u ograničenom volumenu kapsule.
„Pošto su sudovi u ljudskom mozgu veoma mali, postoji ograničenje koliko kapsula može biti velika. Tehnički izazov je obezbediti da kapsula ovako malih dimenzija ipak ima dovoljne magnetske osobine“, rekao je Fabian Landers, koautor studije.
Kretanje mikrorobota rukuje se spoljnim magnetskim poljima i gradijentima, što omogućava daljinsko usmeravanje bez potrebe za ugrađenim motorima ili izvorima energije. Istraživači naglašavaju da pri jačinama i frekvencijama koje su koristili, magnetna polja ne pokazuju štetne efekte na tkiva.
Navigacija kroz krvni sistem
Za pouzdanu navigaciju kroz različite delove arterijskog sistema tim je razvio tri strategije upravljanja magnetnim poljem. Rotirajuće magnetsko polje omogućava precizno vođenje brzinama do oko 4 mm/s, dok promenljivi gradijenti mogu povući kapsulu čak i protiv snažnijeg protoka krvi — u pojedinim testovima postignuta je brzina do 20 cm/s. U radu se navodi da je sistem sposoban da radi u kompleksnoj mreži od približno 360 arterija i vena ljudskog tela.
Testovi u laboratoriji i na životinjama
Prve provere su izvedene u silikonskim modelima krvnih sudova: mikrorobot je ubačen preko specijalizovanog katetera koji ima unutrašnju vodilicu i polimerni hvataljku za oslobađanje kapsule. Nakon uspešnih laboratorijskih demonstracija sledila su klinička testiranja na svinjama—u 95% test-situacija mikrorobot je isporučio lek protiv trombusa na tačnu destinaciju. Dodatni testovi u cerebrospinalnoj tečnosti ovce ukazuju na mogućnost šire medicinske primene.
„Magnetna polja i gradijenti su idealni za minimalno invazivne procedure jer prodiru duboko u telo i — bar pri jačinama i frekvencijama koje koristimo — nemaju štetan efekat na organizam“, rekao je Bradley Nelson, drugi koautor studije.
Značaj i ograničenja
Ovaj pristup može značajno smanjiti sistemsku izloženost lekovima za razbijanje trombusa i time rizik od komplikacija kao što je unutrašnje krvarenje. Ipak, važno je napomenuti da su do sada testovi izvedeni u laboratorijskim modelima i na životinjama; klinička ispitivanja na ljudima i dobijanje regulatornih odobrenja su potrebni pre šire primene. Tehnički izazovi uključuju dalju optimizaciju veličine, stabilnosti kapsule i sigurnog praćenja tokom složenih procedura.
Zaključak
Rezultati tima sa ETH Zurich predstavljaju važan korak ka ciljanoj, minimalno invazivnoj terapiji moždanih udara pomoću magnetno vođenih mikrorobota. Potrebna su dalja ispitivanja i kliničke studije kako bi se potvrdila bezbednost i efikasnost kod ljudi, ali pristup ima snažan potencijal da promeni način lečenja trombotičkih stanja.
Pomozite nam da budemo bolji.
