Imaginați-vă un viitor în care tratamentul cancerului afectează doar tumora, în care injecțiile în ochi nu mai sunt necesare, iar operațiile pe creier nu mai implică incizii mari sau perioade lungi de recuperare. Acesta este viitorul la care lucrează cercetătorii de la Michigan State University, potrivit TVRInfo.
Scopul lor este să facă îngrijirea medicală mai ușoară pentru pacienți prin folosirea unor instrumente minuscule, biodegradabile, care pot călători prin corp și pot livra tratamentul exact acolo unde este nevoie. Aceste instrumente, numite microroboți, sunt concepute pentru a reduce durerea, a limita efectele secundare și a ajuta oamenii să se vindece mai repede.
Într-un studiu realizat împreună cu colaboratori de la Henry Ford Health și Arizona State University, cercetătorii de la MSU au prezentat un design revoluționar de microrobot numit TriMag. Ceea ce face ca TriMag să fie inovator este faptul că îmbină trei capacități puternice într-un singur dispozitiv microscopic: poate fi ghidat cu precizie prin corp folosind câmpuri magnetice, poate fi urmărit în timp real cu ajutorul imagisticii avansate și poate fi încălzit ușor pentru a distruge celulele tumorale. Toate acestea fără intervenție chirurgicală.
Deși microroboții TriMag sunt încă testați în studii preclinice, această descoperire reprezintă un pas important către tratamente mai prietenoase pentru pacienți. Prin reunirea mai multor funcții într-un singur dispozitiv mai mic decât un fir de păr uman, această cercetare deschide calea către administrarea mai precisă a medicamentelor, imagini medicale mai clare și terapii anticancer mai bine direcționate, pentru un confort și o vindecare mai bune ale pacienților.
Rezultatele cercetării au fost publicate în revista științifică Advanced Materials.
Potrivit cercetătorului principal Jinxing Li, profesor asistent la MSU College of Engineering și investigator principal în cadrul MSU Institute for Quantitative Health Science and Engineering, microroboții actuali nu funcționează foarte bine în interiorul corpului uman deoarece nu pot oferi imagini localizate precise în timp real prin țesuturi sau organe. De asemenea, informațiile furnizate de microroboții existenți sunt dificil de interpretat.
„Acum, datorită designului avansat al microroboților și instrumentelor moderne de imagistică, putem construi, urmări și activa microroboți în mod fiabil adânc în interiorul corpului uman”, a spus Li. „Pentru că designul TriMag este atât de versatil, el deschide calea către tratamente care nu erau posibile înainte”.
Atunci când sunt folosiți în scopuri medicale, microroboții ar putea fi injectați sau înghițiți. În anumite proceduri, ar putea fi chiar aplicați pe pielea pacientului. Magneții poziționați în afara corpului pacientului ar permite microroboților să „înoate” și să fie ghidați către ținte foarte precise.
O tehnică numită imagistică cu particule magnetice permite urmărirea clară a microroboților în țesuturi profunde și produce imagini tridimensionale în timp real, fără radiații și fără interferențe din partea organelor sau oaselor. În plus, încălzirea magnetică utilizată în tratamentele împotriva cancerului poate distruge celulele tumorale printr-un proces foarte precis care protejează țesuturile din jur. Deoarece microroboții încălzesc doar tumorile canceroase, nu și organele sănătoase, tratamentele împotriva cancerului ar putea deveni mai țintite și mai puțin dăunătoare.
„Structura microroboților este inspirată din natură și imită celulele de spermă atât în formă, cât și în mișcare”, a adăugat Li. „Celulele naturale capabile de mișcare autonomă funcționează bine într-un mediu vâscos, cum este corpul uman. Rezultatele noastre arată că microroboții se pot deplasa ușor prin fluidele biologice în timp ce îndeplinesc diferite sarcini”.
Pe lângă tratarea tumorilor canceroase, microroboții ar putea face tratamentele oftalmologice mai puțin invazive și mai precise, deoarece medicii ar putea ghida microroboții exact în locul care necesită tratament, în loc să injecteze medicamente direct în globul ocular. Imagistica înainte de operații ar putea fi mai sigură dacă microroboții ar transporta agenți de contrast. De asemenea, operațiile complexe pe creier ar putea deveni mai puțin invazive.
„Microroboții oferă promisiuni și pentru operațiile complexe pe creier”, a spus Ian Lee, neurochirurg la Henry Ford Health și unul dintre coautorii studiului. „Ei oferă o metodă mai puțin invazivă de a naviga prin structurile delicate ale creierului uman. Mai puțină invazivitate înseamnă o recuperare mai rapidă pentru pacienți. În plus, microroboții ar putea face multe proceduri actuale mai puțin dureroase”.
Dispozitive atât de mici necesită o precizie extremă pentru a fi utile în îngrijirea pacienților și în cercetarea biologică. Cercetătorii de la MSU au fabricat microroboții TriMag folosind o imprimantă 3D de înaltă precizie în cadrul laboratorului IQ 3D Printing Core.
„Când misiunea microrobotului este finalizată, acesta se biodegradează în siguranță”, a explicat Li. „Sunt fabricați din polimeri comestibili, similari materialelor folosite în capsulele medicamentoase care se dizolvă și din particule minuscule de oxid de fier. Corpul îi descompune, iar componentele lor sunt fie utilizate în mod natural, cum ar fi fierul pentru hemoglobină, fie eliminate prin procese normale”.
Microroboții au fost testați în fluide biologice și pe modele animale. Deși testele pe oameni sunt încă la câțiva ani distanță, cercetătorii spun că această descoperire oferă una dintre cele mai solide platforme de până acum pentru dezvoltarea microroboților care ar putea ajunge în utilizare clinică.
