میکروموتورها ارزیابی و درمان بیماری‌ها را تسهیل می‌کنند

محققان رشته‌های مختلف میکروموتورهای کوچکی را مهندسی کرده‌اند که قادر به انجام انواع وظایف زیست‌پزشکی هستند و می توانند به ارزیابی دقیق و درمان بیماری‌های مختلف در آزمایشگاه کمک کنند.

به گزارش تکناک، شبیه داستان هایی که در کارتون ها و فیلم ها اتفاق می افتد تیمی از دانشمندان کشتی را کوچک می کنند و آن را از طریق یک رگ خونی به بافت آسیب دیده یا محل بیماری می رسانند.

آنها مستقیماً محل مورد نظر را ترمیم می کنند یا به آن حمله می کنند و هر آنچه لازم باشد را بدون ایجاد مزاحمت برای بافت اطراف انجام می دهند. وقتی کار تمام شد، بیمار یک عطسه قوی می کند و تیم را بیرون پرتاب می کند، مشکل حل شده است.

داستان های علمی تخیلی بیشتر از آنچه ما تصور می کنیم به واقعیت نزدیک است. البته نه کوچک‌سازی افراد، اما. اکنون سؤال این است که چگونه می توان کار را از نیمکت های آزمایشگاهی به تخت های بیمارستانی منتقل کرد. یک تیم تحقیقاتی مستقر در چین وضعیت فعلی میکروموتورها را برای کاربردهای زیست پزشکی بررسی کردند و گام‌های بعدی را برای پیشبرد کار پیشنهاد دادند.

جین هوا لی، استاد دانشکده فناوری پزشکی در موسسه فناوری پکن و نویسنده همکار این کار تحقیقاتی گفت: زمینه میکروموتورهای پزشکی به سرعت در حال توسعه است و برای اجرای وظایف پزشکی متنوع مانند تحویل داروی هدفمند، میکروجراحی سلولی دقیق، دستکاری های میکرو/نانو، و تشخیص و درمان غیرتهاجمی و کم تهاجمی نویدبخش است.

در این مقاله ، ما قصد داریم تا درک بهتری از طراحی، ساخت، و جهت‌گیری‌های آینده میکرو و نانوموتورهای مبتنی بر هیدروژل با پاسخ‌دهی به محرک‌های فعال برای کاربردهای مختلف زیست‌پزشکی ارائه دهیم.

به گفته لی، عملکرد یک میکروموتور پزشکی در درجه اول به موادی بستگی دارد که با آن طراحی شده است.

لی گفت: هیدروژل ها برای ساخت میکروموتورهای پزشکی بسیار مناسب هستند زیرا دارای مزایای زیادی هستند مانند ساختار شبکه متخلخل و پاسخگویی به محرک های متعدد. هیدروژل ها نامحلول هستند اما می توانند آب را جذب کنند و در عین حال تقویت ساختار خود را حفظ کنند. در صورتی که در طراحی میکروموتورهای پزشکی از مواد هیدروژلی که توانایی پاسخ به محرک‌ها را دارند استفاده شود میتوان ویژگی‌های مطلوب جدیدی مانند شکل‌گیری، زیست‌سازگاری و زیست‌تخریب‌پذیری، و بارگذاری و رهاسازی کنترل‌شده دارو را به آنها داد.

در محیط‌های آزمایشگاهی، میکروموتورهای ساخته شده با هیدروژل‌ها می‌توانند ترکیبات دارویی از جمله ذرات و سلول‌های مملو از دارو را به یک تومور یا سایر مقاصد مورد نظر بدن بیمار برساند. اگر آنها برای پاسخ به محرک‌های خاص، مانند سطوح pH یا سیگنال‌های خارجی طراحی شده باشند، می‌توانند کارهای پزشکی خاصی مانند نمونه‌برداری از سلول و حذف لخته را نیز انجام دهند.

لی گفت، با این حال، یکی از مشکلات عمده در این مورد این است که وقتی مواد در ابعاد کوچک ساخته و دستکاری می شوند تا برای اهداف پزشکی مورد نظر استفاده شوند اغلب اجزای آنها از نظر بیولوژیکی ناسازگار یا غیرقابل تجزیه میشوند که می توانند اثرات فیزیولوژیکی نامطلوب ایجاد کنند.

لی گفت: میکروموتورها به تکنیک‌های ساخت قابل برنامه‌ریزی و مانورپذیری با درجات آزادی بیشتر، و همچنین ظرفیت‌های بالاتری برای تغییر شکل پذیری با ریزمعماری‌های پیچیده‌تر، نیاز دارند تا تحرک پذیری بیشتری پیدا کنند و هدف خود را بهتر انجام دهند.

لی و تیمش همچنین خواستار تحقیقات بیشتر در سه زمینه خاص شدند:

مدت زمان لازم برای متورم شدن یا انقباض یک میکروموتور در صورت نیاز که به عنوان یک معیار کلیدی عملکرد رای عمر مفید دستگاه در نظر گفته میشود.
از چه سیگنال‌های محرک خارجی می‌توان برای تحریک عملکرد میکروموتور بدون آسیب رساندن به بیمار تحت درمان استفاده کرد؟
آزمایش‌های گسترده‌تر برای درک بهتر نحوه دستکاری و هدایت میکروموتورها در موجود زنده با کمک ابزارهای بالینی و سیستم‌های تصویربرداری.

لی گفت: حوزه تحقیقاتی میکروموتورهای پاسخ‌دهنده به محرک‌ها مبتنی بر هیدروژل برای کاربردهای زیست‌پزشکی متعدد در مراحل ابتدایی خود باقی مانده است.

در صورتی که مطالعات مربوط به موجودات زنده افزایش یابد، این میکروموتورها پتانسیل بالایی برای سناریوهای مختلف کاربرد پزشکی دارند. محققان، داروسازان، مهندسان، پزشکان و متخصصان در سایر زمینه ها باید با یکدیگر همکاری کنند تا یک میکروموتور بر پایه هیدروژل که قابلیت برنامه ریزی و شکل پذیری داشته و در پاسخ دادن به محرک ها توانایی خوبی از خود نشان دهد طراحی و ساخته شود. سپس بعد از آزمایش های بالینی مورد تایید قرار گیرد و برای کاربرد های دلخواه پزشکی به کار رود.