امید تازه برای درمان سکته مغزی و سرطان با میکروربات‌ها + ویدیو

01

از 03

سازوکارهای حرکت میکروروبات‌های مغناطیسی در بدن انسان

میکروروبات تازه‌توسعه‌یافته، کپسولی ریز و کروی است که پوسته‌ای از ژل محلول آن را احاطه کرده است؛ ساختاری که امکان رهاسازی کنترل‌شده محموله درمانی را فراهم می‌کند. در قلب این کپسول، نانوذرات اکسید آهن قرار دارد؛ اجزایی که نقش کلیدی در هدایت خارجی روبات از طریق میدان‌های مغناطیسی ایفا می‌کنند. در کنار آن‌ها، نانوذرات تانتالوم نیز همچون ماده حاجب (ماده حاجب در تصویربرداری برای افزایش وضوح تصاویر استفاده می‌شوند) عمل می‌کنند تا پزشکان بتوانند مسیر حرکت روبات را با تصویربرداری اشعه ایکس به‌طور زنده و دقیق دنبال کنند.

بیشتر بخوانید: درمان سینوزیت مزمن با میکروربات‌ها

حتما بخوانید: ساخت میکروربات های جدید با اهداف درمانی

برای آنکه هدایت ربات‌ها حتی در شرایطی که سرعت جریان خون تغییر می‌کند دقیق بماند، پژوهشگران سامانه‌ای ماژولار برای ناوبری الکترومغناطیسی طراحی کرده‌اند؛ سامانه‌ای که سه راهبرد مغناطیسی را تلفیق می‌کند. یکی از این روش‌ها امکان می‌دهد کپسول با دقت میلی‌متری و سرعتی معادل ۴ میلی‌متر بر ثانیه در امتداد دیواره رگ حرکت غلتشی داشته باشد.

این معماری، کنترل روبات را به‌طرز چشمگیری کارآمد کرده است؛ تا آنجا که در بیش از ۹۵ درصد آزمایش‌ها، دارو دقیقا به نقطه موردنظر رسیده است. برادلی نلسون، استاد برجسته ETH و از چهره‌های باسابقه در پژوهش میکروروباتیک، تاکید می‌کند: «میدان‌ها و گرادیان‌های مغناطیسی برای روش‌های کم‌تهاجمی ایده‌آل‌اند، زیرا در عمق بدن نفوذ می‌کنند و (دست‌کم در قدرت و بسامدی که ما استفاده می‌کنیم) هیچ آسیبی به بدن نمی‌زنند.»

02

از 03

آزمایش‌های رسانش دارو در مدل‌های آزمایشگاهی

در این روش، کپسول با داروی فعال (از جمله ترکیبات حل‌کننده لخته) بارگذاری می‌شود. سپس یک میدان مغناطیسی با فرکانس بالا، نانوذرات مغناطیسی درون کپسول را گرم می‌کند و در نتیجه پوسته ژلاتینی آن حل شده و دارو آزاد می‌شود. برای انتقال، میکروروبات‌های مغناطیسی از طریق یک کاتتر تخصصی به درون رگ‌ها هدایت می‌شوند؛ ابزاری که امکان رهاسازی دقیق کپسول در نزدیکی محل هدف را فراهم می‌سازد. پژوهشگران برای ارزیابی عملکرد این فناوری، مدل‌های سیلیکونی بسیار واقعی از رگ‌های انسان و حیوان ساختند. در این مدل‌ها، میکروروبات توانست با موفقیت لخته خون را شناسایی و آن را تجزیه کند.

پس از این مرحله، تیم پژوهشی به آزمایش‌های درون‌بدنی روی آورد. میکروروبات‌های مغناطیسی در بدن خوک‌ها و نیز در محیط دشوار و پیچیده مایع مغزی گوسفندان با موفقیت هدایت شدند؛ موفقیتی که نشان‌دهنده قابلیت عملی این فناوری در شرایط واقعی‌تر است. فابیان لندرز، نویسنده اصلی مطالعه، می‌گوید: «این محیط آناتومیک پیچیده ظرفیت چشمگیری برای درمان‌های آینده دارد و همین موضوع باعث شد هدایت موفق روبات در چنین فضایی برای ما بسیار هیجان‌انگیز باشد.»

برای مطالعه بیشتر: کوچک‌ترین ربات پزشکی چندمنظوره جهان ساخته شد

03

از 03

درمان‌های هدفمند برای تومورها

هرچند نخستین هدف این فناوری مقابله با سکته مغزی بود، اما میکروروبات‌های مغناطیسی جدید افق‌های تازه‌ای برای درمان‌های هدفمند، از عفونت‌های موضعی گرفته تا تومورها، گشوده‌اند.

تیم تحقیقاتی در تمامی مراحل، تمرکز خود را بر رساندن این روبات‌های پزشکی به مرحله کاربرد عملی در اتاق عمل گذاشته است؛ با این امید که هرچه زودتر بتوان آزمایش‌های بالینی انسانی را آغاز کرد.

فابیان لندرز در جمع‌بندی این تلاش‌ها می‌گوید: «پزشکان در بیمارستان‌ها کار شگفت‌انگیزی انجام می‌دهند. آنچه ما را پیش می‌برد این باور است که فناوری‌ای در دست داریم که می‌تواند بیماران را سریع‌تر و موثرتر درمان کند و با ارائه روش‌های درمانی نوآورانه، امید تازه‌ای به آن‌ها ببخشد.»

سکته مغزی هر سال جان ۱۲ میلیون نفر را در سراسر جهان تهدید می‌کند و اغلب با مرگ یا ناتوانی دائمی همراه است. به‌کارگیری گسترده این میکروروبات‌های مغناطیسی می‌تواند به نجات جان بیماران در مقیاسی جهانی بینجامد.

این پژوهش ۱۳ نوامبر در ژورنال معتبر Science منتشر شده است.