19/08/2022
Door Ad Spijkers
Zwermen microrobots die in het menselijk lichaam worden geïnjecteerd, kunnen inwendige medische voorzieningen deblokkeren en verdere operaties vermijden.
In een studie aan University of Essex in Colchester (90 km noordwest van Londen) hebben wetenschappers magnetische microrobotica ontwikkeld om afzettingen in shunts te verwijderen. Dit zijn veel voorkomende inwendige medische voorzieningen om een verscheidenheid aan aandoeningen te behandelen door overtollig vocht uit organen af te voeren.
Shunts zijn gevoelig voor storingen, vaak veroorzaakt door verstoppingen door ophoping van sediment. Het sediment vernauwt en belemmert niet alleen de vloeistof die door de shunt gaat, maar beïnvloedt ook de flexibiliteit van de shunt. Dit leidt ertoe dat patiënten hun hele leven herhaalde invasieve operaties nodig hebben om de shunt te vervangen of een katheter te gebruiken om de blokkade te verwijderen.
Zwerm microrobots
Dit nieuwe onderzoek heeft echter aangetoond dat er een draadloos, niet-invasief alternatief kan zijn voor het opheffen van de blokkade in een shunt.
De onderzoekers hebben aangetoond dat een zwerm van honderden microrobots – gemaakt van magnetische deeltjes van nanogrootte – die in de shunt worden geïnjecteerd, het sediment kunnen verwijderen.
Zodra de magnetische microrobots in de shunt zijn geïnjecteerd, kunnen ze langs de buis naar het getroffen gebied worden verplaatst met behulp van een magnetisch veld dat wordt gegenereerd door een krachtige magneet op het lichaamsoppervlak. De zwerm microrobots kan dan worden verplaatst, zodat ze het sediment wegschrapen en de buis vrijmaken.
Elke microrobot is kleiner dan de breedte van een mensenhaar. Zodra deze zijn werk heeft gedaan, kan de zwerm ofwel via een magnetisch veld of lichaamsvloeistof naar de maag worden geleid, zodat ze het lichaam op natuurlijke wijze verlaten. Omdat de microrobots een hoge biocompatibiliteit hebben, zullen ze geen toxiciteit veroorzaken.
Het onderzoek vond ook een directe relatie tussen de sterkte van het magnetische veld en het succes van het wegschrapen van het sediment in de shunt.
Vervolg
Het niet-invasieve karakter van deze methode is een aanzienlijk voordeel ten opzichte van bestaande methoden, omdat het mogelijk het risico op chirurgie en een operatiegerelateerde infectie zal elimineren, waardoor de hersteltijd wordt verkort.
Dit is het eerste 'proof of concept' experiment waarbij microzwermen worden gebruikt om een blokkade in een shunt te openen. De volgende fase van dit onderzoek is om met klinische onderzoekers samen te werken om proeven uit te voeren. De onderzoekers bekijken ook hoe het concept kan worden gebruikt voor andere toepassingen.
Foto: University of Essex